Der Förster-Resonanzenergietransfer (FRET) ist ein photophysikalischer Prozess, bei dem Energie nicht-strahlend von einem angeregten Donor-Fluorophor auf einen Akzeptor-Chromophor durch Dipol-Dipol-Kopplung übertragen wird. Die Effizienz von FRET hängt kritisch vom Abstand zwischen Donor und Akzeptor ab, was ihn zu einem molekularen Lineal für die Messung von Abständen im Bereich von 1–10 nm macht.
Die FRET-Effizienz nimmt mit der sechsten Potenz des Abstands zwischen Donor und Akzeptor ab. Der Förster-Abstand, bei dem die Transfereffizienz 50% beträgt, liegt typischerweise bei 3–6 nm für gängige Fluorophor-Paare. Die FRET-Effizienz hängt auch von der spektralen Überlappung zwischen Donoremission und Akzeptorabsorption, der relativen Orientierung der Übergangsdipole und der Quantenausbeute des Donors ab.
Die häufigsten FRET-Paare sind CFP-YFP, GFP-mCherry und Cy3-Cy5. Neben organischen Farbstoffen und fluoreszierenden Proteinen kann FRET Quantenpunkte als Donoren und Lanthanidchelate für zeitaufgelöste Messungen (TR-FRET) verwenden. Der Biolumineszenz-Resonanzenergietransfer (BRET) verwendet einen biolumineszenten Donor wie Luciferase und benötigt kein externes Anregungslicht.
FRET wird durch ratiometrische Messung von Donor- und Akzeptor-Emissionsintensitäten, Konfokalmikroskopie-basierte Fluoreszenz-Lebensdauer-Bildgebung (FLIM-FRET) oder Akzeptor-Bleichung detektiert. Intramolekulare FRET-Sensoren integrieren beide Fluorophore in ein einzelnes Molekül, wobei Konformationsänderungen die FRET-Effizienz verändern. Intermolekularer FRET detektiert die Assoziation zwischen unterschiedlich markierten Molekülen.
Anwendungen umfassen die Echtzeit-Überwachung von Proteinkonformationsänderungen, Proteaseaktivitätsassays, Protein-Protein-Interaktionen in lebenden Zellen und Nukleinsäure-Hybridisierungsassays. FRET-basierte Biosensoren melden Ca2+-Konzentration, Kinaseaktivität und Membranpotential mit hoher zeitlicher Auflösung.
