फोर्स्टर अनुनाद ऊर्जा हस्तांतरण

एफआरइटी के Jablonski आरेख के साथ संकेतित विशिष्ट समयमान। ध्यान दें कि काली धराशायी रेखा एक आभासी कण को इंगित करती है।

फ़ॉर्स्टर अनुनाद ऊर्जा स्थानान्तरण (एफआरईटी), प्रतिदीप्ति अनुनाद ऊर्जा स्थानान्तरण, अनुनाद ऊर्जा स्थानांतरण (आरईटी) या विद्युत् ऊर्जा स्थानांतरण (ईईटी) दो प्रकाश-सूक्ष्म अणुओं (क्रोमोफोरस) के बीच ऊर्जा स्थानांतरण का वर्णन करने वाला तंत्र है।^[1] दाता क्रोमोफोर, प्रारम्भ में अपनी विद्युत् उत्तेजित अवस्था में, ग्राही क्रोमोफोर को अविकिरणीय द्विध्रुवीय-द्विध्रुवीय युग्मन के माध्यम से ऊर्जा स्थानांतरित कर सकता है।^[2] इस ऊर्जा स्थानांतरण की दक्षता दाता और ग्राही के बीच की दूरी की छठी शक्ति के व्युत्क्रमानुपाती होती है, जिससे एफआरइटी दूरी में सूक्ष्म परिवर्तनों के प्रति बहुत सूक्ष्म हो जाता है।^[3]^[4]

एफआरइटी दक्षता के मापन का उपयोग यह निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है कि क्या दो फ्लोरोफोरे एक दूसरे से निश्चित दूरी के भीतर हैं।^[5] इस तरह के माप जीव विज्ञान और रसायन विज्ञान सहित क्षेत्रों में शोध उपकरण के रूप में उपयोग किए जाते हैं।

एफआरइटी निकटतम क्षेत्र संचार के अनुरूप है, जिसमें अंतःक्षेप की त्रिज्या उत्सर्जित प्रकाश की तुलना में बहुत छोटी है। निकटम क्षेत्र में, उत्तेजित क्रोमोफोर आभासी फोटॉन का उत्सर्जन करता है जो प्राप्त क्रोमोफोर द्वारा तुरंत अवशोषित हो जाता है। ये आभासी फोटोन पता लगाने योग्य नहीं हैं, क्योंकि उनका अस्तित्व ऊर्जा और संवेग के संरक्षण का उल्लंघन करता है, और इसलिए एफआरइटी को विकिरण रहित तंत्र के रूप में जाना जाता है। गणनाओं का उपयोग यह निर्धारित करने के लिए किया गया है कि विकिरण रहित (एफआरइटी) और विकिरण स्थानांतरण एकीकृत तंत्र के लघु और लंबी दूरी का अनन्तस्पर्शी हैं।^[6]^[7]^[8]

शब्दावली

फ़ॉर्स्टर अनुनाद ऊर्जा स्थानांतरण (एफआरइटी ) की अवधारणा का कार्टून आरेख।

फोर्स्टर अनुनाद ऊर्जा स्थानांतरण का नाम जर्मन वैज्ञानिक थिओडोर फोर्स्टर के नाम पर रखा गया है।^[9] जब दोनों वर्णमूलक रोशनी में होते हैं, तो इसके अतिरिक्त प्रतिदीप्ति अनुनाद ऊर्जा स्थानांतरण शब्द का उपयोग प्रायः किया जाता है, क्योंकि ऊर्जा वास्तव में प्रतिदीप्ति द्वारा स्थानांतरित नहीं होती है।^[10]^[11] घटना की गलत व्याख्या से बचने के लिए जो निरंतर ऊर्जा का अविकिरणकारी स्थानांतरण होता है (दो प्रतिदीप्ति क्रोमोफोर के बीच होने पर भी), प्रतिदीप्ति अनुनाद ऊर्जा स्थानांतरण के लिए फोर्स्टर अनुनाद ऊर्जा स्थानांतरण नाम को प्राथमिकता दी जाती है; चुकी, बाद वाले का वैज्ञानिक क्षेत्र में सामान्य उपयोग होता है।^[12] एफआरइटी प्रतिदीप्ति तक ही सीमित नहीं है और यह स्फुरदीप्ति के संबंध में भी होता है।^[10]

सैद्धांतिक आधार

एफआरइटी दक्षता ( $E$ ) ऊर्जा-स्थानांतरण परिवर्तन का क्वांटम लब्धि है, चूँकि प्रति दाता उत्तेजित होने वाली ऊर्जा-स्थानांतरण की घटना की सम्भावना:^[13]

E={\frac {k_{\text{ET}}}{k_{f}+k_{\text{ET}}+\sum {k_{i}}}},

जहाँ $k_{\text{ET}}$ ऊर्जा स्थानांतरण की दर है, $k_{f}$ दाता की विकिरण क्षय दर, और $k_{i}$ अन्य ग्राही को ऊर्जा स्थानांतरण को छोड़कर किसी भी अन्य व्युतेजित मार्गों की दरें होती हैं।^[14]^[15] एफआरइटी दक्षता कई भौतिक मापदंडों पर निर्भर करती है ^[16] जिसे इस प्रकार वर्गीकृत किया जा सकता है: 1) दाता और ग्राही के बीच की दूरी (सामान्यतौर पर 1-10 nm की सीमा में), 2) दाता उत्सर्जन वर्णक्रम और ग्राही (अवशोषित वर्णक्रम) के वर्णक्रमीय अधिव्यापन, और 3) सापेक्ष अभिविन्यास दाता उत्सर्जन आणविक द्विध्रुव आघूर्ण और ग्राही अवशोषित द्विध्रुव आघूर्ण होता है।

$E$ दाता से ग्राही के बीच की दूरी $r$ पर निर्भर करता है, द्विध्रुवीय-युग्मन तंत्र के कारण व्युत्क्रम 6-शक्ति नियम के साथ:

E={\frac {1}{1+(r/R_{0})^{6}}}

$R_{0}$ दाता और ग्राही की इस जोड़ी की फोरस्टर दूरी होने केकारण, चुकी वह दूरी जिस पर ऊर्जा स्थानांतरण दक्षता 50% है।^[14]फ़ॉर्स्टर की दूरी दाता उत्सर्जन स्पेक्ट्रम के अधिव्यापन अभिन्न पर निर्भर करती है जिसमें ग्राही अवशोषण स्पेक्ट्रम और उनके पारस्परिक आणविक अभिविन्यास होते हैं, जैसा कि SI इकाइयों में निम्नलिखित समीकरण द्वारा व्यक्त किया गया है:^[17]^[18]^[19]

{R_{0}}^{6}={\frac {20.7}{128\,\pi ^{5}\,N_{A}}}\,{\frac {\kappa ^{2}\,Q_{D}}{n^{4}}}J

जहाँ $Q_{\text{D}}$ ग्राही की अनुपस्थिति में दाता की प्रतिदीप्ति मात्रा उपज है, $\kappa ^{2}$ द्विध्रुवीय अभिविन्यास कारक है, $n$ माध्यम का अपवर्तनांक है, $N_{\text{A}}$ अवोगाद्रो स्थिरांक है, और $J$ स्पेक्ट्रल अतिव्यापात समाकलन के रूप में गणना की जाती है

J={\frac {\int f_{\text{D}}(\lambda )\epsilon _{\text{A}}(\lambda )\lambda ^{4}\,d\lambda }{\int f_{\text{D}}(\lambda )\,d\lambda }}=\int {\overline {f_{\text{D}}}}(\lambda )\epsilon _{\text{A}}(\lambda )\lambda ^{4}\,d\lambda ,

जहाँ $f_{\text{D}}$ दाता उत्सर्जन वर्णक्रम है, ${\overline {f_{\text{D}}}}$ दाता उत्सर्जन वर्णक्रम 1 के एक क्षेत्र के लिए सामान्य है, और $\epsilon _{\text{A}}$ स्वीकर्ता दाढ़ विलुप्त होने का गुणांक है, जो आमतौर पर एक अवशोषण वर्णक्रम से प्राप्त होता है।^[20] अभिविन्यास कारक $κ$ द्वारा दिया गया है

\kappa ={\hat {\mu }}_{\text{A}}\cdot {\hat {\mu }}_{\text{D}}-3({\hat {\mu }}_{\text{D}}\cdot {\hat {R}})({\hat {\mu }}_{\text{A}}\cdot {\hat {R}}),

जहाँ ${\hat {\mu }}_{i}$ संबंधित फ्लोरोफोर के सामान्यीकृत संक्रमण द्विध्रुव क्षण को दर्शाता है, और ${\hat {R}}$ सामान्यीकृत अंतर-फ्लोरोफोर विस्थापन को दर्शाता है।^[21] $\kappa ^{2}$ = 2/3 अक्सर मान लिया जाता है। यह मान तब प्राप्त होता है जब दोनों रंजक स्वतंत्र रूप से घूमते हैं और उत्तेजित अवस्था के जीवनकाल के दौरान आइसोट्रोपिक रूप से उन्मुख माना जा सकता है। यदि या तो डाई स्थिर है या घूमने के लिए स्वतंत्र नहीं है, तब $\kappa ^{2}$ = 2/3 मान्य धारणा नहीं होगी। ज्यादातर मामलों में, हालांकि, रंगों के मामूली पुनर्संरचना के परिणामस्वरूप पर्याप्त ओरिएंटेशनल औसत होता है $\kappa ^{2}$ = 2/3 की छठी-शक्ति निर्भरता के कारण अनुमानित ऊर्जा- स्थानांतरण दूरी में बड़ी त्रुटि नहीं होती है $R_{0}$ पर $\kappa ^{2}$ . यहां तक कि जब $\kappa ^{2}$ 2/3 से काफी अलग है, त्रुटि को एक बदलाव के साथ जोड़ा जा सकता है $R_{0}$ , और इस प्रकार किसी विशेष प्रणाली के लिए सापेक्ष दूरी में परिवर्तन का निर्धारण अभी भी मान्य है। प्रतिदीप्त प्रोटीन एक समय-सीमा पर पुन: अभिमुख नहीं होते हैं जो कि उनके प्रतिदीप्ति जीवनकाल से तेज है। इस मामले में 0 ≤ $\kappa ^{2}$ ≤ 4.^[20]

डेटा की इकाइयाँ आमतौर पर SI इकाइयों में नहीं होती हैं। फ़ॉर्स्टर दूरी की गणना करने के लिए मूल इकाइयों का उपयोग करना अक्सर अधिक सुविधाजनक होता है। उदाहरण के लिए, तरंग दैर्ध्य अक्सर इकाई एनएम में होता है और विलुप्त होने का गुणांक अक्सर इकाई में होता है $M^{-1}cm^{-1}$ , कहाँ $M$ एकाग्रता है $mol/L$ . $J$ इन इकाइयों से प्राप्त इकाई होगी $M^{-1}cm^{-1}nm^{4}$ . इकाई Å का उपयोग करने के लिए ( $10^{-10}m$ ) के लिए $R_{0}$ , समीकरण को समायोजित किया गया है ^[17]^[22]^[23]^[24]

{R_{0}}^{6}=8.785\times 10^{-5}{\frac {\kappa ^{2}\,Q_{D}}{n^{4}}}J

(ओह

^{6}

)

एफआरइटी के समय-निर्भर विश्लेषण के लिए, ऊर्जा स्थानांतरण की दर ( $k_{\text{ET}}$ ) इसके बजाय सीधे इस्तेमाल किया जा सकता है:^[17]

k_{\text{ET}}=({\frac {R_{0}}{r}})^{6}\,{\frac {1}{\tau _{D}}}

कहाँ

\tau _{D}

स्वीकर्ता की अनुपस्थिति में दाता का प्रतिदीप्ति जीवनकाल है।

एफआरइटी दक्षता क्वांटम उपज और दाता अणु के प्रतिदीप्ति जीवनकाल से संबंधित है:^[25]

E=1-\tau '_{\text{D}}/\tau _{\text{D}},

कहाँ $\tau _{\text{D}}'$ और $\tau _{\text{D}}$ क्रमशः एक स्वीकर्ता की उपस्थिति और अनुपस्थिति में दाता प्रतिदीप्ति जीवनकाल हैं, या के रूप में

E=1-F_{\text{D}}'/F_{\text{D}},

कहाँ $F_{\text{D}}'$ और $F_{\text{D}}$ क्रमशः एक स्वीकर्ता के साथ और उसके बिना दाता प्रतिदीप्ति तीव्रता हैं।

== फ़ॉर्स्टर अनुनाद ऊर्जा स्थानांतरण सिद्धांत == की प्रायोगिक पुष्टि फोरस्टर अनुनाद ऊर्जा स्थानांतरण की व्युत्क्रम छठवीं-शक्ति दूरी निर्भरता की प्रयोगात्मक रूप से मीर विल्चेक, एडेलहोच और ब्रांड द्वारा पुष्टि की गई थी।^[26] ट्रिप्टोफिल पेप्टाइड्स का उपयोग करना। लुबर्ट स्ट्रायर, डिक हॉगलैंड और यूगुएराबाइड^[27]^{[citation needed]}^[28]एक दाता के रूप में एक फ्यूज्ड इंडोलोस्टेरॉइड और एक स्वीकर्ता के रूप में कीटोन का उपयोग करके ओवरलैप इंटीग्रल पर फोर्स्टर अनुनाद ऊर्जा स्थानांतरण की सैद्धांतिक निर्भरता का भी प्रायोगिक रूप से प्रदर्शन किया। कुछ उदाहरण डाई-जोड़े की एफआरइटी दूरियों की गणना यहां पाई जा सकती है।^[22]^[24]हालांकि, सिद्धांत के साथ विशेष प्रयोगों के बहुत सारे विरोधाभास जटिल वातावरण के तहत देखे गए थे जब अणुओं की ओरिएंटेशन और क्वांटम पैदावार का अनुमान लगाना मुश्किल होता है।^[29]

झल्लाहट दक्षता मापने के तरीके

प्रतिदीप्ति माइक्रोस्कोपी में, प्रतिदीप्ति कन्फोकल लेजर स्कैनिंग माइक्रोस्कोपी, साथ ही आणविक जीव विज्ञान में, एफआरइटी जैव-भौतिकी और जैव रसायन में आणविक गतिशीलता की मात्रा निर्धारित करने के लिए एक उपयोगी उपकरण है, जैसे कि प्रोटीन-प्रोटीन इंटरैक्शन, प्रोटीन-डीएनए इंटरैक्शन और प्रोटीन गठनात्मक परिवर्तन। दो अणुओं के बीच जटिल गठन की निगरानी के लिए, उनमें से एक को दाता के साथ और दूसरे को स्वीकर्ता के साथ लेबल किया जाता है। एफआरइटी दक्षता को मापा जाता है और लेबल किए गए परिसरों के बीच बातचीत की पहचान करने के लिए उपयोग किया जाता है। दाता या स्वीकर्ता द्वारा उत्सर्जित प्रतिदीप्ति में परिवर्तन की निगरानी करके एफआरइटी दक्षता को मापने के कई तरीके हैं।^[30]

संवेदनशील उत्सर्जन

एफआरईटी दक्षता को मापने का एक तरीका स्वीकार्य उत्सर्जन तीव्रता में भिन्नता को मापना है।^[18]जब दो अणुओं की परस्पर क्रिया के कारण दाता और स्वीकर्ता निकटता (1-10 एनएम) में होते हैं, तो दाता से स्वीकर्ता को इंटरमॉलिक्युलर एफआरईटी के कारण स्वीकर्ता उत्सर्जन में वृद्धि होगी। प्रोटीन गठनात्मक परिवर्तनों की निगरानी के लिए, लक्ष्य प्रोटीन को दो स्थानों पर एक दाता और एक स्वीकर्ता के साथ लेबल किया जाता है। जब प्रोटीन का मोड़ या मोड़ दाता और स्वीकर्ता की दूरी या सापेक्ष अभिविन्यास में परिवर्तन लाता है, तो एफआरइटी परिवर्तन देखा जाता है। यदि एक आणविक बातचीत या एक प्रोटीन गठनात्मक परिवर्तन लिगेंड बाइंडिंग पर निर्भर है, तो यह एफआरइटी तकनीक लिगैंड डिटेक्शन के लिए फ्लोरोसेंट संकेतकों पर लागू होती है।

प्रकाश विरंजन एफआरइटी

ग्राही की उपस्थिति और अनुपस्थिति में दाता की फोटोब्लिचिंग (प्रकाश विरंजन) दरों से एफआरइटी दक्षताओं का अनुमान लगाया जा सकता है।^[18]यह विधि अधिकांश प्रतिदीप्ति सूक्ष्मदर्शी पर की जा सकती है; सिर्फ ग्राही फ्लोरोफोर के साथ और उसके बिना नमूनों पर उत्तेजना प्रकाश (आवृत्ति की जो दाता को उत्तेजित करेगा परन्तु स्वीकर्ता को महत्वपूर्ण रूप से नहीं) को चमकता है और समय के साथ दाता प्रतिदीप्ति (सामान्यतौर पर बैड पारक निस्पंदक का उपयोग करके ग्राही प्रतिदीप्ति से अलग) पर ध्यान केंद्रित करता है। टाइमस्केल (समय मापक्रम) प्रकाश विरंजन का है, जो सेकंड से लेकर मिनट तक होता है, जिसमें प्रत्येक वक्र में प्रतिदीप्ति दी जाती है

{\text{background}}+{\text{constant}}\cdot e^{-{\text{time}}/\tau _{\text{pb}}},

जहाँ $\tau _{\text{pb}}$ प्रकाश विरंजन क्षय समय स्थिर है और इस पर निर्भर करता है कि ग्राही उपस्थित है या नहीं है। चूंकि फोटोब्लीचिंग में उत्तेजित फ्लोरोफोरस की स्थायी निष्क्रियता होती है, उत्साहित दाता से ग्राही फ्लोरोफोर में अनुनाद ऊर्जा स्थानांतरण उस दाता फ्लोरोफोरे की फोटोब्लीचिंग को रोकता है, और इस प्रकार उच्च एफआरईटी दक्षता लंबी फोटोब्लीचिंग क्षय समय स्थिर होती है:

E=1-\tau _{\text{pb}}/\tau _{\text{pb}}',

जहाँ $\tau _{\text{pb}}'$ और $\tau _{\text{pb}}$ क्रमशः ग्राही की उपस्थिति और अनुपस्थिति में दाता के फोटोब्लीचिंग क्षय समय स्थिरांक हैं। (ध्यान दें कि अंश आजीवन मापन के लिए उपयोग किए जाने वाले का पारस्परिक है)।

इस तकनीक को जोविन ने 1989 में प्रस्तुत किया था।^[31] समय स्थिरांक निकालने के लिए बिंदुओं के पूरे वक्र का उपयोग इसे अन्य प्रकार पर सही से लाभ दे सकता है। इसके अतिरिक्त, तथ्य यह है कि नैनोसेकंड के बदले समय माप सेकंड से अत्यधिक है, प्रतिदीप्ति आजीवन माप की तुलना में यह सरल बनाता है, और क्योंकि फोटोब्लीचिंग क्षय दर सामान्यतौर पर दाता एकाग्रता पर निर्भर नहीं होती है (जब तक कि ग्राही पूर्णतया परिणाम नहीं है), तीव्रता के लिए आवश्यक सांद्रता का सावधानीपूर्वक नियंत्रण माप की जरूरत नहीं है। चूँकि, ग्राही के साथ और बिना-ग्राही माप के लिए रोशनी को समान रखना महत्वपूर्ण है, क्योंकि अत्यधिक तीव्र घटना प्रकाश के साथ फोटोब्लीचिंग स्पष्ट रूप से बढ़ जाती है।

आजीवन माप

एफआरइटी दक्षता भी दाता के प्रतिदीप्ति जीवनकाल में परिवर्तन से निर्धारित किया जा सकता है।^[18] ग्राही की उपस्थिति में दाता का जीवनकाल घट जाएगा। एफआरइटी-दाता के आजीवन माप का उपयोग प्रतिदीप्ति-आजीवन इमेजिंग माइक्रोस्कोपी (एफएलआईएम) में किया जाता है।

एकल-अणु एफआरइटी (smएफआरइटी )

मुख्य लेख एकल-अणु एफआरइटी है।

एसएमएफआरइटी दाता और ग्राही फ्लोरोफोरस की जोड़ी को मापने के लिए विभिन्न सूक्ष्म तकनीकों का उपयोग करने वाली विधियों का समूह है जो एकल अणु स्तर पर उत्तेजित और पता लगाया जाता है। एफआरइटी या विस्तार एफआरइटी के विपरीत, जो उच्च संख्या में अणुओं का एफआरइटी संकेत प्रदान करता है, एकल-अणु एफआरइटी प्रत्येक अणु के एफआरइटी संकेत को सिद्ध करने में सक्षम है। एसएमएफआरइटी संकेत की भिन्नता काइनेटिक (गतिज) जानकारी प्रकट करने के लिए उपयोगी है जो सामूहिक माप प्रदान नहीं कर सकता है, विशेषतः जब प्रणाली संतुलन के अधीन हो। विभिन्न अणुओं के बीच विषमता भी देखी जा सकती है। इस विधि को डीएनए/आरएनए/प्रोटीन घुमाव/खोलना और अन्य अनुकूलता परिवर्तनों जैसे जैव-आण्विक गतिशीलता के कई मापों में क्रियान्वित किया गया है, और आणविक गतिशीलता जैसे प्रतिक्रिया, बाध्यकारी, अवशोषित, और विलोपन जो विशेष रूप से रासायनिक संवेदन, बायोसेस (जैवअमापन) और बायोसेंसिंग में उपयोगी है।

यदि लिंकर बरकरार है, तो सीएफपी (414 एनएम) के अवशोषण तरंगदैर्ध्य पर उत्तेजना एफआरईटी के कारण वाईएफपी (525 एनएम) द्वारा उत्सर्जन का कारण बनती है। यदि लिंकर को प्रोटीज द्वारा विभाजित किया जाता है, तो एफआरइटी को समाप्त कर दिया जाता है और उत्सर्जन CFP तरंग दैर्ध्य (475nm) पर होता है।

सीएफपी-वाईएफपी जोड़े

जैविक उपयोग के लिए सामान्य जोड़ी फ्लोरोफोरस सियान प्रतिदीप्ति प्रोटीन (सीएफपी)-पीला प्रतिदीप्ति प्रोटीन (वाईएफपी) जोड़ी है।^[32] दोनों हरा प्रतिदीप्ति प्रोटीन (जीएफपी) के रंग रूप हैं। कार्बनिक प्रतिदीप्ति रंगों के साथ लेबलिंग के लिए प्रोटीन के शुद्धिकरण, रासायनिक संशोधन और अन्तःकोशकीय अंतःक्षेपण की आवश्यकता होती है। अनुवांशिक इंजीनियरिंग द्वारा जीएफपी प्रकार को मेजबान प्रोटीन से जोड़ा जा सकता है जो अत्यधिक सुविधाजनक हो सकता है। इसके अतिरिक्त, सीएफपी और वाईएफपी (अग्रानुक्रम-डिमर) का संलयन प्रोटीज विदलन अनुक्रम से जुड़ा हुआ है, जिसे विदलन परख के रूप में उपयोग किया जा सकता है।^[33]

ब्रेट

फ्लोरोफोर दाताओं के साथ किए गए एफआरइटी की सीमा प्रतिदीप्ति स्थानांतरण को आरंभ करने के लिए बाहरी रोशनी की आवश्यकता है, जो ग्राही के प्रत्यक्ष उत्तेजना या फोटोब्लीचिंग (प्रकाश विरंजन) से परिणामों में पृष्ठभूमि शोर उत्पन्न कर सकता है। इस कमी से बचने के लिए, जीवदीप्ती या शीतल प्रकाश प्रतिध्वनि ऊर्जा स्थानांतरण (या बीआरइटी) विकसित किया गया है।^[34]^[35] यह तकनीक वाईएफपी के साथ संगत प्रारंभिक फोटॉन उत्सर्जन का उत्पादन करने के लिए सीएफपी के स्थान पर जीवदीप्ति ल्यूसिफरेज (सामान्यतौर पर रेनिला रेनिफॉर्मिस से ल्यूसिफरेज) का उपयोग करती है।

बीआरइटी को अलग ल्यूसिफरेज एंजाइम का उपयोग करके भी क्रियान्वित किया गया है, जिसे गहरे समुद्र के झींगा ओप्लोफोरस ग्रेसिलिरोस्ट्रिस से तैयार किया गया है। यह ल्यूसिफरेज छोटा (19 kD) है और रेनिला रेनिफोर्मिस से अत्यधिक सामान्यतः उपयोग किए जाने वाले ल्यूसिफरेज की तुलना में चमकीला है।^[36]^[37]^[38]^[39] और इसका नाम ^[40] नैनोलुक या नैनोकाज है।^[41] प्रोमेगा ने नैनोलुक के लिए पेटेंटयुक्त अन्तर्निहित पदार्थ विकसित किया है जिसे फ़्यूरीमाज़ीन कहा जाता है, चूँकि नैनोलुक के लिए अन्य क़ीमती सामान कोइलेंटरज़ीन सबस्ट्रेट्स भी प्रकाशित किए गए हैं |^[42] नैनोलुक का विभाजित-प्रोटीन संस्करण प्रोग्रेमा द्वारा विकसित किया गया है ^[43] जिसे प्रोटीन-प्रोटीन के परस्पर क्रिया को मापने वाले प्रयोगों में बीआरइटी दाता के रूप में भी उपयोग किया गया है ^[44]

होमो-झल्लाहट

सामान्य तौर पर, एफआरइटी उन स्थितियों को संदर्भित करता है जहां दाता और ग्राही प्रोटीन (या फ्लोरोफोरस) दो अलग-अलग प्रकार के होते हैं। चूँकि, कई जैविक स्थितियों में, शोधकर्ताओं को दो, या दो से अत्यधिक, एक ही प्रकार के प्रोटीन - या वास्तव में एक ही प्रोटीन के बीच की परस्पर क्रिया की जांच करने की आवश्यकता हो सकती है, उदाहरण के लिए यदि प्रोटीन-प्रोटीन की बहुलक श्रृंखला का भाग बनता है^[45] या जैविक कोशिकाओं में परिमाणीकरण के अन्य प्रश्नों के लिए है।^[46] स्पष्ट है, वर्णक्रमीय अंतर एफआरइटी का पता लगाने और मापने के लिए उपयोग किया जाने वाला उपकरण नहीं होगा, क्योंकि दोनों ग्राही और दाता प्रोटीन समान तरंग दैर्ध्य के साथ प्रकाश का उत्सर्जन करते हैं। फिर भी शोधकर्ता प्रकाश के बीच ध्रुवीकरण में अंतर का पता लगा सकते हैं जो फ्लोरोफोरस को उत्तेजित करता है और प्रकाश जो उत्सर्जित होता है, एफआरइटी अनिसोट्रॉपी (विषम दैशिकता) इमेजिंग नामक तकनीक में; मात्रात्मक स्तर अनिसोट्रॉपी का स्तर (उत्तेजना और उत्सर्जन बीम के बीच ध्रुवीकरण में अंतर) तब परिचालक नियंत्रण बन जाता है कि कितनी एफआरइटी घटनाएं हुई हैं।^[47] नैनो-फोटोनिक्स के क्षेत्र में, एफआरइटी हानिकारक हो सकता है यदि यह दोष स्थल के लिए उत्तेजक ऊर्जा को फ़नल करता है, परन्तु कार्बनिक और क्वांटम-डॉट-सुग्राहित सौर कोशिकाओं में संग्रह को चार्ज करना भी आवश्यक है, और इसके लिए एफआरइटी-विभिन्न प्रकाशीय विद्युतीय उपकरणों के लिए उपयोगी योजना प्रस्तावित की गई है। इसके बाद यह समझना आवश्यक है कि घने परत में ढेर होने पर पृथक सूक्ष्म-उत्सर्जक कैसे कार्य करते हैं। सूक्ष्मप्लेटलेट्स विशेष रूप से मजबूत होमो-एफआरईटी एक्सिटोन प्रसार के लिए आशाजनक प्रार्थक हैं क्योंकि उनके मजबूत सतह में द्विध्रुवीय युग्मन और कम स्टोक्स स्थल हैं।^[48] ऐसी एकल श्रृंखलाओं के प्रतिदीप्ति माइक्रोस्कोपी अध्ययन से पता चला है कि प्लेटलेट्स समूहों के बीच एफआरईटी द्वारा ऊर्जा स्थानांतरण के कारण ऊर्जा 500-nm लंबाई (लगभग 80 सूक्ष्म उत्सर्जक) में फैलती है, और प्लेटलेट्स के बीच स्थानांतरण का समय 1ps के क्रम में होता है।^[49]

अन्य

प्रतिदीप्ति प्रोटीन के पास में विभिन्न यौगिक होते हैं।^[50]

अनुप्रयोग

प्रतिदीप्ति अनुनाद ऊर्जा स्थानांतरण (एफआरइटी ) के अनुप्रयोगों में पिछले 25 वर्षों में बहुत तीव्रता विस्तार हुआ है, और तकनीक कई जैविक और बायोफिज़िक्स (जैवभौतिकी) क्षेत्रों में मुख्य बन गई है। एफआरइटी का उपयोग स्पेक्ट्रोस्कोपिक स्तर के रूप में दूरी को मापने और कई प्रणालियों में आणविक अंतःक्रियाओं का पता लगाने के लिए किया जा सकता है और इसमें जीव विज्ञान और जैव रसायन में अनुप्रयोग हैं।^[28]^[51]

प्रोटीन

एफआरइटी का उपयोग अधिकांशतः प्रोटीन के बीच की संयुग्मन करने और निरिक्षण करने के लिए किया जाता है।^[52]^[53]^[54]^[55] इसके अतिरिक्त, एफआरइटी का उपयोग प्रोटीन के विभिन्न क्षेत्रों को फ्लोरोफोरस के साथ जोड़ के और दूरी निर्धारित करने के लिए उत्सर्जन को मापने के द्वारा प्रोटीन में प्रोटीन के कार्यक्षेत्र के बीच की दूरी को मापने के लिए किया जा सकता है। यह प्रोटीन संरचना के बारे में बताता है, जिसमें प्रोटीन द्वितीयक संरचना और प्रोटीन का घूमना सम्मिलित है।^[56]^[57] यह प्रोटीन संरचना में कार्यात्मक परिवर्तनों को निरिक्षण करने के लिए विस्तारित होता है, जैसे मायोसिन गतिविधि से जुड़े पुष्टिकरण परिवर्तन है।^[58] विवो में क्रियान्वित, एफआरइटी का उपयोग इंटेग्रिन और झिल्ली प्रोटीन सहित कोशकीय संरचनाओं के स्थान और परस्पर क्रिया का पता लगाने के लिए किया गया है।^[59]

झिल्ली

एफआरइटी का उपयोग झिल्ली तरलता, प्रोटीन झिल्ली की गति तथा प्रसार, प्रोटीन वसा झिल्ली तथा प्रोटीन प्रोटीन का संयुग्मन, और विभिन्न झिल्लियों के सफल मिश्रण का निरीक्षण करने के लिए उपयोग किया जा सकता है।^[60] एफआरइटी का उपयोग कोशिका झिल्ली में झिल्ली के कार्यक्षेत्र और वसा राफ्ट के गठन और गुणों का अध्ययन करने के लिए^[61] और झिल्लियों में सतह घनत्व निर्धारित करने के लिए किया जाता हैं।^[62]

केमोसेंसरी

एफआरइटी -आधारित जांच जो Cd2+ के साथ अंतःक्रिया पर सक्रिय होती है

एफआरइटी -आधारित जांच विभिन्न अणुओं की उपस्थिति का पता लगा सकती है: जांच की संरचना छोटे अणु बंधन या गतिविधि से प्रभावित होती है, जो एफआरइटी प्रणाली को चला सकती है या बंद कर सकती है। इसका उपयोग अधिकांशतः आयनों, धनायनों, छोटे अनावेशित अणुओं और कुछ बड़े जैवसूक्ष्म अणु का पता लगाने के लिए भी किया जाता है। इसी प्रकार, एफआरइटी प्रणाली को पीएच, हाइपोक्सिया (चिकित्सा), या माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली विभव जैसे कारकों के कारण कोशीय वातावरण में परिवर्तन का पता लगाने के लिए प्रारूपित किया गया है।^[63]

सिग्नलिंग रास्ते

एफआरइटी का अन्य उपयोग उपापचयी या संकेतन मार्ग के अध्ययन में है।^[64] उदाहरण के लिए, एफआरइटी और बीआरइटी का उपयोग जी प्रोटीन-युग्मित संग्राहक में होता है | जी-प्रोटीन युग्मित संग्राहक सक्रियण और परिणामी संकेतन तंत्र को चिह्नित करने के लिए विभिन्न प्रयोगों में किया गया है।^[65] अन्य उदाहरणों में जीवाणु रासायनिक-अनुचलन जैसी विविध प्रक्रियाओं का विश्लेषण करने के लिए एफआरइटी का उपयोग और एपोप्टोसिस में कस्पासे गतिविधि सम्मिलित है।^[66]

प्रोटीन और न्यूक्लियोटाइड फोल्डिंग कैनेटीक्स

प्रोटीन, डीएनए, आरएनए और अन्य पॉलीमर तह गतिकी को एफआरइटी का उपयोग करके मापा गया है। सामान्यतौर, ये प्रणालियाँ संतुलन में होती हैं जिनकी गतिकी छिपी होती है। चूँकि, उन्हें अणुओं पर ग्राही और दाता रंगों के उचित स्थान के साथ एक अणु एफआरइटी को मापकर मापा जा सकता है। अत्यधिक विस्तृत विवरण के लिए अणु एफआरइटी देखना अनिवार्य है।

अन्य अनुप्रयोग

पहले बताए गए सामान्य उपयोगों के अतिरिक्त, जैव रासायनिक प्रतिक्रिया कैनेटीक्स (गतिकी) के अध्ययन में एफआरइटी और बीआरइटी प्रभावी हैं।^[67] एफआरइटी का तेजी से पीएच पर निर्भर समूह और की पृथक करने के निरिक्षण के लिए उपयोग किया जाता है और न्यूक्लिक अम्ल एनकैप्सुलेशन (सम्पुटिकरण) के विश्लेषण में महत्वपूर्ण है।^[68]^[69]^[70]^[71] इस तकनीक का उपयोग विभिन्न प्रकार के सूक्ष्म कणों के निर्माण को प्रभावित करने वाले कारकों को निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है^[72]^[73] साथ ही nanomedicine के तंत्र और प्रभाव हैं।^[74]

अन्य तरीके

एक अलग, परन्तु संबंधित, तंत्र दक्षिणावर्ती इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण है।

प्रोटीन-प्रोटीन निकटता का पता लगाने के लिए वैकल्पिक तरीका द्विध्रुवीय प्रतिदीप्ति पूरक (बीआईएफसी) है, जहां प्रतिदीप्ति प्रोटीन के दो भाग प्रत्येक अन्य प्रोटीन से जुड़े होते हैं। जब ये दो भाग मिलते हैं, तो वे मिनटों या घंटों के समय पर फ्लोरोफोर बनाते हैं।^[75]

यह भी देखें

डेक्सटर इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण
फोरस्टर युग्मन
भूतल ऊर्जा स्थानांतरण
समय-समाधान प्रतिदीप्ति ऊर्जा स्थानांतरण

संदर्भ

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बाहरी संबंध

FRET effect in a thin film on YouTube
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[Hall-40] रखा गया है{{cite journal | vauthors = Hall MP, Unch J, Binkowski BF, Valley MP, Butler BL, Wood MG, Otto P, Zimmerman K, Vidugiris G, Machleidt T, Robers MB, Benink HA, Eggers CT, Slater MR, Meisenheimer PL, Klaubert DH, Fan F, Encell LP, Wood KV | display-authors = 6 | title = एक नए इमिडाज़ोपाइराज़िनोन सब्सट्रेट का उपयोग करके एक गहरे समुद्र के झींगा से इंजीनियर लूसिफ़ेरेज़ रिपोर्टर| journal = ACS Chemical Biology | volume = 7 | issue = 11 | pages = 1848–57 | date = November 2012 | pmid = 22894855 | pmc = 3501149 | doi = 10.1021/cb3002478 }

[Inouye-41] {{cite journal | vauthors = Inouye S, Sato J, Sahara-Miura Y, Yoshida S, Kurakata H, Hosoya T | title = नैनोकाज़ की चमक ल्यूमिनेसेंस प्रतिक्रिया के लिए एक कुशल सब्सट्रेट के रूप में C6-Deoxy coelenterazine एनालॉग्स: Oplophorus luciferase का उत्परिवर्तित उत्प्रेरक 19 kDa घटक| journal = Biochemical and Biophysical Research Communications | volume = 437 | issue = 1 | pages = 23–8 | date = July 2013 | pmid = 23792095 | doi = 10.1016/j.bbrc.2013.06.026 }

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