FRET ratioの計算方法-01

 

FRET論文,Correlation of CheY-P concentration and motor behavior during attractant adaptation in single E. coli cells,がSciencesAdvancesに掲載されましたが,途中の計算がなかなかややこしいです.

そこで,日本語で順を追って説明していきたいと思います.

 

・Cross-Talk (CT)

クロストークなかなかややこしい概念ですが,式(2)には,

\(\Large \text{FRET ratio (%)} = \left( \frac{FI_{\mathrm{lac@YFP}}}{FI_{\mathrm{loc@CFP}} } - CT \right) \times 100 \hspace{40pt} (2)\)

と出てきます.論文では,CT = 0.34,としています.

この,0.34,はどこから出てきたのでしょうか?

Supplementary Materials,に詳しく書いてありますが,順を追って説明していきます.

基本は,筆頭著者の山越君の修士論文を参考にしています.

 

・ダイクロイックミラーセット

FRET蛍光顕微鏡には,
 アクセプタ側のフィルター (Em1)
 ドナー側のフィルター (Em2)
 ダイクロイックミラー (DM3)

の3点セットがあり,使用する蛍光色素に応じて使用します.

ECFPの蛍光特性が,以下のような波長帯であれば,何も問題ありません.

しかし,実際は,

 

となり,CFPの蛍光が,CFP channelにも,YFP channelにも入り込むことがわかります (Fig.S1-B)

つまり,”FRETが起きなくても(YFPが蛍光を発しなくても),YFP channelで蛍光が観測できちゃう”,ことになるのです.

この図からもわかるように,CFPの蛍光特性は幅広い波長帯に渡っており,YFPチャンネルにも存在することになります.

したがって,YFPチャンネルから,YFPの蛍光を計測しているが,その何割かがCFP由来であることになります.

その割合を検証するうえで,CFPの蛍光のYFPチャンネルのCFPチャンネルに対する割合を考えればよいことになります.

その分(これがクロストーク),をYFPチャンネルから差し引けば,YFP由来の蛍光をYFPチャンネルで定量することができます.

式で表すと,

\(\Large \frac{\displaystyle \int_{526}^{559} Em_{CFP} (\lambda) \ d \lambda }{\displaystyle \int_{463}^{501 } Em_{CFP} (\lambda) \ d \lambda} \)

この計算を行うためには,

ECFPの蛍光特性 (FPbase)

CFPチャンネルとYFPチャンネルを分離するダイクロイックミラー(DM3, FF509-FDi01, Semrock)

CFPチャンネルのフィルター(Em1, FF01-483/32, Semrock, 463-501)

YFPチャンネルのフィルター(Em2, FF01-542/27, Semrock, 526-559)

が必要となります.

この関係を図示したものが,

となり,

 オレンジ : CFPチャンネルのフィルター(Em1)
 緑    : YFPチャンネルのフィルター(Em2)
 水色   : CFPチャンネルとYFPチャンネルを分離するダイクロイックミラー(DM3)
 紺    : ECFPの蛍光特性

であり,赤い線が,CFP,YFPチャンネルそれぞれに透過するCFPの蛍光となります (Fig. S1-B)

計算式は,

 CFPチャンネルに透過するCFPの蛍光:CFPの蛍光 × CFPチャンネルフィルター特性 ×(1-ダイクロイックミラー特性)

 YFPチャンネルに透過するCFPの蛍光:CFPの蛍光 × YFPチャンネルフィルター特性 × ダイクロイックミラー特性

その割合は, 0.337965....,となり,CT = 0.34,を導き出すことができます.

では,この値が妥当であるか,検証してきましょう.

 

 

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