生物物理学 · 10.14
Fluorescence recovery after photobleaching(FRAP)
FRAP
🧠 光退色後蛍光回復fluorescence recovery after photobleaching (FRAP) 光退色後蛍光回復(fluorescence recovery after photobleaching (FRAP))fluorescence recovery after photobleaching (FRAP)(光退色後蛍光回復) は、局所の蛍光を意図的 intentional 意図的(intentional) intentional(意図的) に消し、未退色 blanching 退色(blanching) blanching(退色) 分子が移動してくる時間経過 time course 時間経過(time course) time course(時間経過) から分子の動態を測る。
退色・回復・解析
flowchart TD
A["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='blanching'>退色</span>前の蛍光を記録"] --> B["狭い領域へ高強度光を照射"]
B --> C["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='fluorescent dye'>蛍光色素</span>を不可逆的に<span class='jp-term jp-term-diagram' title='blanching'>退色</span>"]
C --> D["未<span class='jp-term jp-term-diagram' title='blanching'>退色</span>分子が拡散・輸送で流入"]
D --> E["蛍光回復曲線を記録"]
E --> F["回復速度と回復率を推定"]
退色blanching 退色(blanching)blanching(退色) 直後の低下量、回復の時定数 time constant時定数(time constant) time constant(時定数)、最終プラトー plateau プラトー(plateau) plateau(プラトー) を測る。回復速度は拡散係数 diffusion coefficient 拡散係数(diffusion coefficient) diffusion coefficient(拡散係数) や結合速度、回復率は可動分画 mobile fraction 可動分画(mobile fraction) mobile fraction(可動分画) を反映する。
回復曲線が意味するもの
速い回復は必ずしも自由拡散だけを意味せず、観察領域の大きさ、膜流動membrane fluidity膜流動(membrane fluidity)membrane fluidity(膜流動)、能動輸送、結合・解離が影響する。回復しない成分は不動分画と解釈できるが、撮像中に生じる追加退色 blanching 退色(blanching) blanching(退色) も補正する。
FRETとの違い
FRETがnmスケールの近接を測るのに対し、FRAPは時間・空間スケールでの集団的な移動を測る。どちらも蛍光顕微鏡fluorescence microscope蛍光顕微鏡(fluorescence microscope)fluorescence microscope(蛍光顕微鏡)を使うが、問いが異なる。
⚠️ 退色blanching 退色(blanching)blanching(退色) パルスが細胞を傷害すると、回復曲線は本来の分子運動を反映しなくなる。
まとめ
励起状態からの緩和、発光、測定値の解釈は、蛍光の時間依存性 time-dependent 時間依存性(time-dependent) time-dependent(時間依存性) と実験条件を併せて考える。12
- FRAPは局所退色 blanching 退色(blanching) blanching(退色) 後の蛍光回復を時系列 time-line 時系列(time-line) time-line(時系列) で測定する。
- 回復速度は移動・結合の速さ、回復率は可動分画 mobile fraction 可動分画(mobile fraction) mobile fraction(可動分画) を反映する。
- 解析には観察領域、追加退色 blanching退色(blanching) blanching(退色)、細胞傷害の影響を含める。
出典
- 1.Fluorescence Lifetime Measurements and Biological Imaging(Chemical Reviews・2010)蛍光の励起状態、寿命、量子収率および生体イメージングでの解釈閲覧 2026-08-21
- 2.The Development and Enhancement of FRAP as a Key Tool for Investigating Protein Dynamics(Biophysical Journal・2018)蛍光退色回復法による分子移動・動態解析の原理と限界閲覧 2026-08-21