물리분석실험 FRET 결과 레포트

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목차

1. Abstract
2. Introduction
3. Results
4. Discussion
5. Assignment
6. Reference

본문내용

Abstract
빛을 흡수하고 방출하는 형광단 쌍 사이에 일어나는 FRET 에너지 전이 현상을 이용하여 DNA에 부착된 색소쌍 사이의 거리를 측정한다. 색소쌍 사이의 거리가 가까울수록 FRET은 더욱 잘 일어나 FRET 효율이 증가하게 되는데, TCSPC를 이용한 측정으로 형광단의 수명을 측정하면 이를 통해 FRET 효율의 정도를 확인할 수 있다.
먼저 donor only ssDNA, short distance dsDNA, long distance dsDNA의 형광스펙트럼을 분석한다. 이를 통해 확인된 donor의 방출스펙트럼은 565nm정도이다. 이후 TCSPC를 이용해 donor only ssDNA, short distance dsDNA, long distance dsDNA에서의 donor 수명을 측정하고 이를 통해 각각의 색소쌍 사이의 거리를 구한다. 이를 통해구한 short distance dsDNA의 색소쌍 사이의 거리는 5.066nm, long distance dsDNA의 색소쌍 사이의 거리는 6.072nm 이다.

Introduction
형광단은 빛을 흡수하여 에너지가 높은 들뜬 상태가 되었다가 다시 바닥 상태로 내려오면서 그 에너지 차이만큼에 해당하는 빛을 방출하는 형광이라는 특성을 나타낸다. 이 형광뿐만 아니라 빛을 흡수하여 높은 에너지 상태에서 바닥상태로 내려오는 경로는 빛을 방출하는 경로와 빛을 방출하지 않는 경로를 포함해서 여러가지가 존재한다.
빛을 방출하지 않는 경로 중 하나로 FRET라는 에너지 전이 과정이 존재한다. 이를 위해서는 donor와 acceptor 두가지 색소쌍이 필요하다. FRET은 들뜬 상태의 donor가 바닥상태로 내려오면서 바닥상태의 acceptor를 들뜬 상태로 만드는 에너지 전이 과정으로 이 과정에서는 광자의 방출이 일어나지 않는다. FRET 과정이 얼마나 잘 일어나는가는 여러가지에 의해 영향을 받게 되는데 색소쌍이 정해져 있는 경우 이 FRET 효율은 거리에 따라 달라진다. 만약 색소쌍의 거리가 가깝다면 FRET이 잘 일어나지만 멀다면 덜 일어나게 된다.
양자역학적으로 구해진 전이 속도에 대한 식을 통해 구한 전이 효율에 대한 식은 다음과 같다.

참고 자료

Son, H., Mo, W., Park, J., Lee, J. W., & Lee, S. Single-Molecule FRET Detection of Sub-Nanometer Distance Changes in the Range below a 3-Nanometer Scale. Biosensors, 10(11), 168., 2020
Joseph R, Lakowicz, Principles of fluorescence spectroscopy 3rd edition, 2006
Sato, M., Ozawa, T., Inukai, K. et al. Fluorescent indicators for imaging protein phosphorylation in single living cells. Nat Biotechnol 20, 287–294 (2002).