La fluorescenza del triptofano, che si osserva nelle proteine contenenti l’aminoacido triptofano, è un fenomeno che si verifica quando il triptofano è esposto alla luce ultravioletta (UV). Gli elettroni nel triptofano vengono eccitati a uno stato energetico più elevato dall’assorbimento UV e poi ricadono allo stato fondamentale, emettendo fluorescenza nel processo. Il triptofano è un componente intrinsecamente fluorescente delle proteine e ha molte applicazioni in biochimica, dove viene utilizzato come sonda per studiare il ripiegamento e il comportamento delle proteine.
Come uno dei numerosi amminoacidi, il triptofano è una molecola organica che si lega in catene con altri amminoacidi per formare proteine. È anche uno dei 10 aminoacidi essenziali nella dieta degli esseri umani. Chimicamente, il triptofano è aromatico, il che significa che la sua struttura molecolare include un anello di atomi collegati in modo tale da consentire agli elettroni di circolare attorno all’anello. Gli elettroni in questa struttura ad anello assorbono la luce UV, consentendo la fluorescenza del triptofano.
Gli elettroni in un atomo o una molecola in genere esistono nello stato energetico più basso possibile, lo stato fondamentale. Quando un elettrone assorbe energia da un fotone, o particella di luce, l’energia di quel fotone fa sì che l’elettrone salti a uno stato energetico superiore, uno stato eccitato. L’elettrone eccitato ritorna allo stato fondamentale emettendo energia, spesso sotto forma di luce nota come fluorescenza. La fluorescenza del triptofano è un esempio di questo processo.
La luce ultravioletta, lo stesso tipo di luce che si trova alla luce del sole, non è visibile all’occhio umano. Le sue lunghezze d’onda sono troppo corte per essere percepite visivamente dagli esseri umani, che vanno da 10 nanometri (nm) a 400 nm di lunghezza. Il triptofano può assorbire lunghezze d’onda della luce fino a 280 nm di lunghezza ed emette lunghezze d’onda leggermente più lunghe su uno spettro, con la maggior parte delle emissioni a circa 320-375 nm di lunghezza.
I composti organici, incluso il triptofano, vengono analizzati in laboratorio utilizzando una tecnica nota come spettroscopia di fluorescenza. Un raggio di luce UV è diretto alla proteina o alla struttura molecolare in esame, provocando l’eccitazione dei suoi elettroni. Viene quindi misurata la lunghezza d’onda della fluorescenza che gli elettroni emettono quando cadono allo stato fondamentale. La spettroscopia di fluorescenza può essere utile nello studio della struttura ripiegata delle proteine.
La fluorescenza del triptofano fornisce anche uno strumento per analizzare i composti biochimici. Nella ricerca medica, ad esempio, la fluorescenza del triptofano viene talvolta utilizzata come sonda per determinare il comportamento o il legame delle proteine nei tessuti o nel sangue con altre molecole. Le variazioni nelle lunghezze d’onda della fluorescenza possono indicare cambiamenti chimici nell’ambiente immediato del triptofano.