FRET הוא תהליך בו אנרגיה מועברת בין מולקולות קרובות דרך תהודה, מאפשר מעקב אחר שינויים במרחק ובאינטראקציות ביניהן, ומשמש במחקר ביולוגי להדגשת תהליכים תאיים באמצעות פלורסנציה
בפוטוסינתזה, התהליך שבו צמחים ממירים אור שמש לאנרגיה כימית, האור פוגע במבנה מיוחד בתא הצמח שנקרא פוטוסיסטם II. המבנה הזה דומה לאנטנה שקולטת את האור ומעבירה את האנרגיה שלו למרכז הריאקציה, שבו מתרחשות התגובות הכימיות. התהליך שבו האנרגיה מועברת מהאנטנה למרכז הריאקציה נקרא FRET - העברת אנרגיית תהודה על שם פורסטר, מדען גרמני שחקר את התהליך.
בסרטון מראה איך מנצלים את התהליך הזה במחקר, ונראה ניסוי של הכנסת DNA זר לתא ועד הזיהוי שלו במיקרוסקופ:
עלייה לצורך ירידה
FRET הינו למעשה תהליך בו תורם האנרגיה מעורר על ידי פוטון, חלק מאלקטרונים שלו עולים לרמת אנרגיה גבוהה יותר, וכאשר הם יורדים ברמת אנרגיה, נפלט אור (פלורסנציה) באורך גל גבוה יותר בעקבות אובדן האנרגיה בדרך. על מנת שמעבר האנרגיה יתרחש ישנם מספר פרמטרים החייבים להתקיים: ראשית, תורם ומקבל האנרגיה חייבים להיות במרחק שאינו עולה על 10 ננומטר (1/100,000,000 המטר). שנית חייבת להיות חפיפה חלקית בין ספקטרום הפליטה של התורם לספקטרום הקליטה של המקבל, כלומר שהתורם יהיה מסוגל לפלוט אור באורך גל אשר המקבל יהיה מסוגל לקלוט. ושלישית על התורם והמקבל להיות בעלי קוטביות דיפול-דיפול (צורת סידור אלקטרונים) שאינה ניצבת (בעלת רכיב מקביל). אם שלושת התנאים הללו מתקיימים, והתורם מעורר, יפלט אור (פלורסנציה) מהמקבל בתגובה. האנרגיה הנפלטת על ידי התורם נקלטת על ידי המקבל ומעוררת אותו. גם כאן האלקטרונים עולים לרמה גבוהה יותר של אנרגיה ויורדים חזרה ונפלט אור באורך גל גבוה יותר. למידע נוסף על תהליך העירור ופליטת האור הכנסו לערך על ספקטרום הפליטה.
ניקח לדוגמא תורם אנרגיה בשם CFP (אנלוג כחול של GFP). הוא מעורר על ידי אור באורך גל 436nm כלומר אור סגול, ופולט אור באורך גל 480nm כלומר אור כחול. אם נמצא מקבל אנרגיה (YFP - אנלוג צהוב של GFP) מספיק קרוב (פחות מ-10nm), אזי חלק מהאנרגיה תועבר ל- YFP, מבלי לפלוט אור, אשר יעורר ויפלוט אור באורך גל 535nm כלומר אור צהוב. ישנם בני זוג רבים ליצירת FRET, כאשר התנאי הוא שאנרגיה הנפלטת מאחד יהיה מסוגל לעורר את השני, כלומר ספקטרום הפליטה של האחד יחפוף לספקטרום הבליעה של השני, המרחק יהיה פחות מ-10nm ושתהיה התאמה בכיווני הדיפול. בפוטוסינתיזה מתרחש תהליך כזה, בו מערר הפוטון את התורם והאנרגיה מועברת למקבל וממנו הלאה למקבל הבא ולבא אחריו למקבל עד שלבסוף מגיעים למרכז התגובה, שם נתרמים אלקטרונים הלאה.
חלבונים צבעוניים
במחקר בביולוגיה מולקולרית נעשה שימוש רב ב-FRET באמצעות סמנים פלורסנטים כמו GFP המחוברים לחלבונים או באמצעות נוגדנים פלורסנטים המסמנים את חלבון היעד. השימוש הוא בעיקר על מנת לאמוד מרחק בין חלבונים שכנים (דבר העשוי להעיד על אינטראקציה בינהם), כמובן כל עוד הוא לא עולה על 10nm. ניתן גם להשתמש בתורם ומקבל כימיים, אשר אותם קושרים כימית לחומר הנבדק. דוגמא לכך הם החומרים הפלורסנטים PerCP ו Cy5.5 או EITC ו FITC.
אפליקציה נוספת ל-FRET היא יצירת סמנים פלורסנטים חדשים ע"י חיבור בין שני חומרים פלורסנטים אשר יודעים לעשות FRET יחדיו, וזאת על מנת לקבל סמן פלורסנטי שמסוגל לעבור עירור באורך גל של החומר הראשון ולתת פלורסנציה באורך גל של החומר השני (יעיל כאשר משתמשים בכמה סמנים פלורסנטים במקביל ויש מספר מוגבל של אורכי גל בהם ניתן להשתמש לעירור).