メカニズム
ドナー発光とクエンチャー吸収のスペクトル重なりフェルスター共鳴エネルギー移動
2 つの色素(ドナーとアクセプター)間でエネルギーが非放射的に(光子の吸収や放出なしに)伝達されるメカニズムはいくつかあります。Förster共鳴エネルギー移動(FRET または FET) は、ドナーが励起状態にあるときにエネルギー移動が起こるため、動的消光メカニズムです。FRET は、ドナーとアクセプターの遷移双極子間の古典的な双極子-双極子相互作用に基づいており、ドナーとアクセプター間の距離Rに大きく依存し、1/ R 6の割合で減少します。FRET はまた、ドナーとアクセプターのスペクトル重なり (図を参照) と、ドナーとアクセプターの遷移双極子モーメントの相対的な向きにも依存します。FRET は通常、最大 100 Å の距離で発生します。
デクスター電子移動
デクスター(デクスター交換または衝突エネルギー移動とも呼ばれ、口語的にはデクスターエネルギー移動として知られる)は、もう1つの動的消光機構です。[ 12 ]デクスター電子移動は、距離とともに指数関数的に減少する短距離現象であり(e − kRに比例し、k は原子のファンデルワールス半径の合計の逆数である定数で、2 で割った値です[ 13 ])、ドナーとクエンチャーの分子軌道の空間的重なりに依存します。ほとんどのドナー-蛍光体-クエンチャー-アクセプターの状況では、デクスター機構よりもフェルスター機構の方が重要です。フェルスターとデクスターのどちらのエネルギー移動でも、色素の吸収スペクトルと蛍光スペクトルの形状は変わりません。
色素と溶媒の間では、特に両者の間に水素結合が形成される場合、右方向への電子移動が顕著になることがある。
エキシプレックス
エキシプレックス(励起状態複合体)の形成は、3つ目の動的消光機構である。
静的消光機構と動的消光機構の比較静的焼入れ
残りのエネルギー伝達機構は静的消光(接触消光とも呼ばれる)です。静的消光は、一部のレポーター・クエンチャープローブにとって主要な機構となることがあります。動的消光とは異なり、静的消光は分子が基底状態、つまり励起前に複合体を形成するときに起こります。この複合体は、非蛍光性や独自の吸収スペクトルなど、独自の特性を持っています。色素の凝集は、多くの場合、疎水性効果によるものです。色素分子は互いに積み重なり、水との接触を最小限に抑えます。疎水性力によって会合しやすい平面芳香族色素は、静的消光を促進する可能性があります。高温や界面活性剤の添加は、基底状態での複合体形成を阻害する傾向があります。
衝突消光
衝突消光は、励起された蛍光体が、基底状態への非放射遷移を促進する原子または分子と衝突したときに起こる。
参考文献
- ↑ Phillips SR、Wilson LJ、Borkman RF (1986 年 8月)。「ウシ水晶体クリスタリンにおけるトリプトファン微小環境の構造プローブとしてのアクリルアミドおよびヨウ化物蛍光消光」。Current Eye Research。5 ( 8 ): 611–9。doi : 10.3109 / 02713688609015126。PMID 3757547。
- ↑ O'Reilly JE (1975 年 9 月)「キニーネを用いた蛍光実験」Journal of Chemical Education 52 ( 9): 610–2 . Bibcode : 1975JChEd..52..610O . doi : 10.1021/ed052p610 . PMID 1165255 .
- ↑ Sacksteder L、Ballew RM 、 Brown EA、Demas JN、Nesselrodt D、DeGraff BA (1990)。 「ディスコでの光物理学:キニーネの発光消光」。Journal of Chemical Education。67 ( 12 ) : 1065。Bibcode : 1990JChEd..67.1065S。doi : 10.1021/ed067p1065。
- ↑ Gutow JH (2005). "硫酸キニーネ蛍光のハロゲン化物(Cl-)消光:物理化学のための時間分解蛍光実験". Journal of Chemical Education . 82 (2): 302. Bibcode : 2005JChEd..82..302G . doi : 10.1021/ed082p302 .
- ↑ Peng X、Draney DR、Volcheck WM (2006)。「HIV-1プロテアーゼアッセイ用の消光型近赤外蛍光ペプチド基質」。Achilefu S、Bornhop DJ、Raghavachari R (編)『生体医療応用向け光学的分子プローブ』第6097巻、60970F頁。doi : 10.1117/12.669174。S2CID 98507102。
- ↑ Peng X、Chen H、Draney DR、Volcheck W、Schutz-Geschwender A、Olive DM (2009年5月) 。「Förster 共鳴エネルギー移動アッセイ用の非蛍光性広範囲クエンチャー色素」。Analytical Biochemistry。388 ( 2 ): 220–8。doi : 10.1016 /j.ab.2009.02.024。PMID 19248753。
- ↑ Osterman H (2009). "近赤外蛍光の次のステップ:IRDye QC-1 ダーククエンチャー" .総説論文. 388 : 1– 8. 2020年3月20日にオリジナルからアーカイブ済み。
- ↑ Blum G、Weimer RM、Edgington LE、Adams W、Bogyo M (2009年7月) 「システインプロテアーゼ活性の非侵襲的光学イメージングツールとしての基質および活性ベースプローブの比較評価」 PLOS ONE 4 ( 7) e6374. Bibcode : 2009PLoSO...4.6374B . doi : 10.1371/journal.pone.0006374 . PMC 2712068 . PMID 19636372 .
- ↑ Weissleder R、Tung CH、Mahmood U、Bogdanov A (1999年4月)「プロテアーゼ活性化近赤外蛍光プローブを用いた腫瘍の生体内イメージング」Nature Biotechnology . 17 (4): 375–8 . doi : 10.1038/7933 . PMID 10207887. S2CID 12362848 .
- ↑ Jacobsen MT、 Fairhead M、Fogelstrand P、Howarth M (2017 年 8月)。「タンパク質-色素蛍光と超安定タンパク質-リガンド相互作用を最大化するためのアミンランドスケープ」。Cell Chem Biol。24 ( 8 ) : 1040–1047。doi : 10.1016 / j.chembiol.2017.06.015。PMC 5563079。PMID 28757182。
- ↑ Voss EW Jr、Workman CJ、Mummert ME (1996 年 2 月)。「蛍光増強球状基質を用いたプロテアーゼ活性の検出」。BioTechniques。20 ( 2 ): 286–291。doi : 10.2144/96202rr06。PMID 8825159。
- ↑ IUPAC 、化学用語集、第5版(「ゴールドブック」)(2025年)。オンライン版:(2006年~)「デクスター励起移動(電子交換励起移動)」。doi :10.1351/goldbook.D01654
- ↑ Tonet, Michele (2024-05-21). "蛍光消光とStern-Volmerプロット" (PDF) . Edinburgh Instruments . p. 3.