何為熒光共振能量轉移技術（fluorescence resonance energy transfer，FRET）
一、FRET技術基本原理
熒光共振能量轉移是指兩個熒光發色基團在足夠靠近時，當供體分子吸收一定頻率的光子后被激發到更高的電子能態，在該電子回到基態前，通過偶極子相互作用，實現了能量向鄰近的受體分子轉移（即發生能量共振轉移）。FRET是一種非輻射能量躍遷，通過分子間的電偶極相互作用，將供體激發態能量轉移到受體激發態的過程，使供體熒光強度降低，而受體可以發射更強于本身的特征熒光（敏化熒光），也可以不發熒光（熒光猝滅），同時也伴隨著熒光壽命的相應縮短或延長。能量轉移的效率和供體的發射光譜與受體的吸收光譜的重疊程度、供體與受體的躍遷偶極的相對取向、供體與受體之間的距離等因素有關。作為共振能量轉移供、受體對，熒光物質必須滿足以下條件：
人們已經利用生物體自身的熒光或者將有機熒光染料標記到所研究的對象上，成功地應用于核酸檢測、蛋白質結構、功能分析、免疫分析及細胞器結構功能檢測等諸多方面。（傳統有機熒光染料吸收光譜窄，發射光譜常常伴有拖尾，這樣會影響供體發射光譜與受體吸收光譜的重疊程度，而且供、受體發射光譜產生相互干擾。最新的一些報道將發光量子點用于共振能量轉移研究,克服了有機熒光染料的不足之處。相對于傳統有機熒光染料分子，量子點的發射光譜很窄而且不拖尾，減少了供體與受體發射光譜的重疊，避免了相互間的干擾；由于量子點具有較寬的光譜激發范圍，當它作為能量供體時，可以更自由地選擇激發波長，可以最大限度地避免對能量受體的直接激發；通過改變量子點的組成或尺寸，可以使其發射可見光區任一波長的光，也就是說它可以為吸收光譜在可見區的任一生色團作能量供體，并且保證了供體發射波長與受體吸收波長的良好重疊，增加了共振能量轉移效率。）
以GFP的兩個突變體CFP（cyan fluorescent protein）、YFP（yellow fluorescent protein）為例簡要說明其原理：CFP的發射光譜與YFP的吸收光譜有相當的重疊，當它們足夠接近時，用CFP的吸收波長激發，CFP的發色基團將會把能量高效率地共振轉移至YFP的發色基團上，所以CFP的發射熒光將減弱或消失，主要發射將是YFP的熒光。兩個發色基團之間的能量轉換效率與它們之間的空間距離的6次方成反比，對空間位置的改變非常靈敏。例如要研究兩種蛋白質a和b間的相互作用，可以根據FRET原理構建融合蛋白，這種融合蛋白由三部分組成：CFP（cyan fluorescent protein）、蛋白質b、YFP（yellow fluorescent protein）。用CFP吸收波長433 nm作為激發波長，實驗靈巧設計，使當蛋白質a與b沒有發生相互作用時，CFP與YFP相距很遠不能發生熒光共振能量轉移，因而檢測到的是CFP的發射波長為476 nm的熒光；但當蛋白質a與b發生相互作用時，由于蛋白質b受蛋白質a作用而發生構象變化，使CFP與YFP充分靠近發生熒光共振能量轉移，此時檢測到的就是YFP的發射波長為527 nm的熒光。將編碼這種融合蛋白的基因通過轉基因技術使其在細胞內表達，這樣就可以在活細胞生理條件下研究蛋白質－蛋白質間的相互作用。
二、FRET技術的應用
隨著生命科學研究的不斷深入，對各種生命現象發生的機制，特別是對細胞內蛋白質-蛋白質間相互作用的研究變得尤為重要。而要想在這些方面的研究取得重大突破，技術進步又是必不可少的。一些傳統的研究方法不斷發展，為蛋白質-蛋白質間相互作用的研究提供了極為有利的條件，但同時這些研究手段也存在不少缺陷：如酵母雙雜交、 磷酸化抗體 、免疫熒光、放射性標記等方法應用的前提都是要破碎細胞或對細胞造成損傷，無法做到在活細胞生理條件下實時的對細胞內蛋白質-蛋白質間相互作用進行動態研究。FRET技術的應用結合基因工程等技術正好彌補了這一缺陷，下面是FRET技術在相關生命科學領域中的具體應用。
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