荧光共振能量转移（FRET）是一种非辐射能量转移过程，其中一个激发的荧光团（供体）将能量转移到另一个荧光团（受体）。FRET在各种生物传感应用中具有多功能性，因为它提供了测量分子相互作用、距离和构象变化的灵敏且非侵入性方法。

原理和机制

FRET通过以下机制发生：

供体和受体荧光团之间的距离小于10纳米时，供体激发态能量转移至受体。

供体的发射光谱与受体的吸收光谱有重叠。

供体的量子产率较高，而受体的吸收横截面较大。

应用范围

FRET在生物传感领域有广泛的应用，包括：

蛋白质-蛋白质相互作用研究

DNA和RNA的构象变化

酶活性测量

细胞内信号转导

疾病诊断和治疗

多功能性

FRET的的多功能性源自于其可调整性和可定制性：

荧光团选择：可用范围广泛的供体和受体荧光团，具有不同的光谱特性和亲和力。

距离依赖性：FRET效率与供体-受体距离成反比，可用于测量分子相互作用或构象变化。

灵敏度：FRET对小距离变化和构象扰动高度敏感，提供高分辨率的生物传感。

非侵入性：FRET探针可以融合到目标分子中或直接应用于细胞，而不会干扰其功能。

蛋白质-蛋白质相互作用研究

FRET是研究蛋白质-蛋白质相互作用的强大工具。通过在相互作用蛋白中标记供体和受体荧光团，可以在活细胞中实时监测相互作用的形成和断裂。

DNA和RNA的构象变化

FRET可以探测DNA和RNA分子的构象变化。标记在寡核苷酸链上的荧光团可以报告由于配体结合、温度变化或酶活性引起的结构变化。

酶活性测量

FRET可用于测量酶活性。通过将供体和受体荧光团连接到酶的底物或产物，可以监控底物转化或产物释放过程中的FRET变化，从而量化酶活性。

疾病诊断和治疗

FRET在疾病诊断和治疗中具有应用潜力。例如，基于FRET的探针可用于检测生物标志物、监测疾病进展或靶向药物递送。

FRET是一个多功能荧光工具，在生物传感应用中具有广泛的应用。其可调性和定制性使其适用于研究蛋白质-蛋白质相互作用、DNA和RNA构象变化、酶活性、细胞内信号转导和疾病诊断与治疗。随着荧光团设计和技术进步的不断发展，FRET有望在生物医学研究和临床应用中发挥越来越重要的作用。