Флуоресцентен резонансен енергиен трансфер и приложение в микроскопията

От 12.03.1976г.

Фрьостеров (или флуоресцентен) резонансен енергиен трансфер – ФРЕТ за пръв път се прилага в микроскопията, за да се изследват детайлно липидните "салове".

Теорията на резонансния енергиен трансфер (флуоресцентен резонансен енергиен трансфер) официално е обяснен от Теодор  Фрьостер през 1940 година, когато той е демонстрирал как може да се прехвърли енергия чрез повишени електрическо напрежение и близост от електронно-възбуден акцепторен флуорофор към акцепторен хромофор. Ефективността зависи от разстоянието, което ги разделя. Това наглед обикновено и обяснимо явление прави осигурява огромен напредък в биологията, но най-голям е приносът на флуоресцентния резонансен енергиен трансфер в микроскопията.

Обяснението на Фрьостер е потвърдено чрез експерименти, проведени през 1967 година от Люберт Страйър и Ричард Хоугланд. Те демонстрирали, че явлението, предизвикано от  флуоресцентния резонансен енергиен трансфер може да се използва като своеобразна спектроскопична линия, определяща разстоянието между два хроматофора.

Теорията на Фрьостер води и до друго приложение - осигурява точното описание на местоположението и преразпределението на протеините. Фернандез и Берлин първи посочват през 1976 година, че концепцията ФРЕТ може да се използва като пример, отразяващ динамичното взаимодействие на рецепторни комплекси между клетъчните повърхности. Това било значително преимущество в тази област, защото тази концепция улеснява определянето на рецепторното разпределение с доста по-високата пространствена разделителна способност, в сравнение със стандартното флуоресцентно маркиране.
Първите публикации, демонстриращи приложението на техниката ФРЕТ са издадени в средата на 1990 година, веднага след утвърждаването на флуоресцентния микроскоп и след като конфокалният микроскоп става общодостъпен. През 1993 година Брейн Бакскай, Роджър Цейн и колегите им, ползващи ФРЕТ и конфокална флуоресцентна микроскопия, за да проследят състоянието на каталитичните и регулаторните субединици на АМР – зависимата протеин киназа.

Скоро след това групата на Томас Йовин започва задълбочено проучване с ФРЕТ-микроскопи и успява да подобри чувствителността и точността при този тип микроскопия. През 1995 година Томас Йовин и негови колеги представят FLIM- микроскопията, предназначена да подпомага изучаването на определен клетъчен рецептор при едноклетъчните организми. Те представили протичането на процеса на фоторазпадане през 1996 година. След тази фундаментална демонстрация ФРЕТ-микроскопите се утвърждават като медицински уреди, чрез които могат да бъдат открити и наблюдавани микромолекули и ензимни реакции в живите клетки.

Статията е част от историята на:

• История на микроскопа