물리화학 실험 FRET

소개글

"물리화학 실험 FRET"에 대한 내용입니다.

목차

1. 서론

2. 배경 이론
(1) Fluorophore
(2) Time-resolved measurement
(3) FRET

3. 실험 과정

4. 실험 결과
(1) Emission spectrum
(2) Intensity decay
(3) Decay fitting
(4) FRET efficiency

5. 논의
(1) Emission spectrum
(2) Intensity decay and FRET efficiency

6. 과제
(1) 이론적 FRET efficiency
(2) FRET을 이용한 연구 사례
(3) FRET의 장단점

7. 결론

본문내용

1. 서론
FRET은 donor와 acceptor 사이에서 발생하는 non-radiative energy transfer로 두 fluorophore의 거리에 따라 달라진다. 본 실험에서는 TCSPC를 통해 emission spectrum과 life time을 측정하고 이를 이용하여 FRET efficiency를 구하였다. 그 결과 acceptor의 유무와 두 fluorophore 사이의 거리가 FRET efficiency에 미치는 영향을 확인할 수 있었다.

2. 배경 이론
(1) Fluorophore
빛을 받아서 형광(fluorescence)의 형태로 다시 빛을 방출하는 물질을 fluorophore라고 한다. 분자가 빛을 받아서 excited singlet state가 되면 non-radiative 방식으로 excited singlet state의 가장 안정한 상태에 도달한다. 그리고 다시 바닥상태로 이동하면서 빛을 방출하는 현상이 바로 형광이다. 들뜬 상태가 된 분자들 중 이처럼 형광으로 빛을 방출하고 바닥 상태가 되는 분자들의 비율을 quantum yield(Q)라고 한다. 또는 흡수한 광자들의 개수에 대한 방출한 광자들의 개수라고 할 수도 있다. 보통 다음과 같은 식으로 표현할 수 있다.

Q= Γ/(Γ+k_nr )

Γ는 radiative rate constant, k_nr는 non-radiative constant이다. 본 실험에서 관찰하는 FRET의 경우 donor 입장에서는 non-radiative constant에 고려되어야 될 것이다. 또한 들뜬 상태에 머무는 시간도 fluorophore의 중요한 요소이다. 형광은 non-radiative internal conversion에 비해 ns 단위로 훨씬 천천히 일어난다. Lifetime(τ)는 다음과 같이 계산한다. Lifetime이 긴 분자들은 수백 ns에 이르기도 한다.

τ= 1/(Γ+k_nr )

참고 자료

Beechem, J. M.; Brand, L. Time-resolved fluorescence of proteins. Ann. Rev. Biochem., 1985, 54, 43-71.
Atkins, P. W.; De Paula, J. Atkins' physical chemistry. 9th ed. Oxford university press. 2010.
Moreira, B. G.; You, Y.; Owczarzy, R. Cy3 and Cy5 dyes attached to oligonucleotide terminus stabilize DNA duplexes: Predictive thermodynamic models. Biophysical Chemistry, 2015, 198, 36-44.
Zheng, J. FRET and its biological application as a molecular ruler, Biomedical Applications of Biophysics, 2010, 119-136.
Marras, S. A. E. Efficiencies of fluorescence resonance energy transfer and contac-mediated quenching in oligonucleotide probes. Nucleic Acids Research, 2002, 30, 21, e122.
Massey, M.; Algar, W. R.; Krull, U. J. Fluorescence resonance energy transfer for DNA biosensors: FRET pairs and Forster distances for various dye-DNA conjugates, Analytica Chimica Acta, 2006, 568, 181-189.
Mortensen, K. I.; Sung, J.; Spudich, J. A.; Flyvbjerg, H. How to measure separations and angles between intramolecular fluorescent markers, Methods in Enzymology, 2016, 147-185.
Roy, R.; Hohng, S.; Ha, T. A practical guide to single-molecule FRET, Nature Methods, 2008, 5, 6, 507-516.
Heim, R.; Tsien, R. Y. Engineering green fluorescent protein for improved brightness, loner wavelengths and fluorescence resonance energy transfer, Current Biology, 1997, 6, 2, 178-182.
Tsien, R. Y. The green fluorescent protein, Annu. Rev. Biochem., 1998, 67, 509-544.