Fundamentos y Aplicaciones de la Transferencia de Energía por Resonancia de Förster (FRET)

Fundamentos de la Transferencia de Energía por Resonancia de Förster (FRET)

El estudio de las interacciones entre proteínas se basa en el uso de dos fluoróforos distintos, los cuales deben cumplir dos condiciones fundamentales:

• Solapamiento espectral: El espectro de absorción de uno debe superponerse, parcial o totalmente, con el espectro de emisión del otro.
• Proximidad espacial: Deben encontrarse muy próximos en el espacio.

Mecanismo de transferencia energética

La proximidad permite que la energía se traspase sin emisión, ya que los grupos se encuentran suficientemente cerca como para que la energía se transduzca directamente de uno al otro. Así, al excitar el fluoróforo 1, este transmite su energía al fluoróforo 2 para que la absorba y emita su propia energía. Por lo tanto, aunque se utilice la energía inicial para excitar al primer fluoróforo, finalmente se obtiene la emisión del segundo debido a esta transferencia energética sin emisión.

Esta transferencia puede alcanzar el 100%, resultando en luz con la energía de emisión del segundo fluoróforo. Sin embargo, a rendimientos menores, se obtiene una combinación de la energía lumínica de ambos. Este rendimiento depende enteramente de la distancia:

• Si la distancia es menor a 20 Å, el rendimiento será del 100%.
• Si es superior a 80 Å, no se producirá dicho traspaso energético.

Aplicaciones y limitaciones en el estudio de proteínas

A consecuencia de este fenómeno, no es posible estudiar la fluorescencia de las tirosinas en las proteínas de forma aislada. Las tirosinas son capaces de transmitir su energía de emisión a los triptófanos, ya que el espectro de absorción de este último se solapa con el de emisión de la primera, obteniéndose finalmente la emisión del triptófano. Es por ello que, en proteínas que contienen triptófano, no se suele estudiar la fluorescencia de las tirosinas, dado que ocurriría esta transferencia. Esto sucede siempre que el triptófano y la tirosina se encuentren lo suficientemente próximos, algo frecuente debido al alto grado de plegamiento proteico.

Determinación de interacciones proteína-proteína

A esta técnica se le denomina FRET (Förster Resonance Energy Transfer) y fundamenta el estudio de las interacciones proteína-proteína. Si marcamos dos proteínas con estos fluoróforos, podemos determinar si interaccionan mediante la presencia o ausencia de transmisión energética:

• Si las proteínas interaccionan: Los fluoróforos estarán cerca y se producirá la transferencia de energía.
• Si no interaccionan: No habrá transferencia y se obtendrá luz con la energía correspondiente a la emisión del primer fluoróforo.