IPTGer en unaturlig forbindelse med en isopropyl- og galaktosegruppe. Molekylformelen er C9H18O5S, med en relativ molekylvekt på 238,30. IPTG er løselig i vann og har høy stabilitet. I biologi brukes IPTG hovedsakelig som induktor og kan indusere - Aktiviteten til galaktosidase. IPTG (isopropyl) - D-tiogalaktosid er et ofte brukt laboratoriereagens som er mye brukt innen molekylærbiologi og genteknologi. Det er en kunstig syntetisert forbindelse med en struktur som ligner naturlig laktose, men med forskjellige kjemiske egenskaper.
(Produktlenke 1:https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/api-researching-only/iptg-reagent-cas-367-93-1.html )
(Produktlenke 1:https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/api-researching-only/iptg-powder-cas-367-93-1.html )
1. Molekylstruktur:
Den kjemiske formelen til IPTG er C9H18O5S, CAS 367-93-1, og den relative molekylvekten er 238,30 g/mol. Dens struktur er forbundet med en isopropylgruppe til - C1-posisjonen til D-tiogalaktosid danner en esterbinding. Denne strukturen gjør det mulig for IPTG å simulere induksjonseffekten av laktose på laktase.
Dens molekylære struktur består hovedsakelig av følgende deler:
Sukkerdel: Sukkerdelen av IPTG er - D-galaktose, lik tiogalaktose, gjenkjennes også av galaktosidasen til Escherichia coli.
Tiogalaktosyldel: I motsetning til vanlig galaktose, erstattes galaktosyldelen av IPTG med svovelatomer, som gjør at IPTG kan modifiseres kjemisk av E. coli - Galaktosidase gjenkjenner og fungerer som substratet.
Isopropylgruppe: Den andre delen av IPTG er isopropylgruppe, som reduserer løseligheten av IPTG i vann og letter dens permeasjon i cellekultur.
Når det gjelder molekylær struktur, er substratet til IPTG og galaktosidase - D-galaktosid (G1P) likt, bortsett fra at et svovelatom tilsettes til galaktosiddelen. Når IPTG tas opp av celler, kan det fungere som - Substratet til galaktosidase, som spaltes til tiogalaktose- og isopropylgrupper under påvirkning av enzymet - - D-glukose. Energien som frigjøres ved denne prosessen kan brukes til å syntetisere uttrykte fremmede proteiner.
I tillegg til sine molekylære strukturegenskaper, har IPTG også flere fordeler som gjør det til en vanlig induser. For det første er vannløseligheten relativt god og kan lett tilsettes til kulturmediet. For det andre er dens induserende effekt på Escherichia coli relativt mild og forårsaker ikke for mye press på cellene, noe som er gunstig for å forlenge levetiden til cellene. I tillegg er opptak og utnyttelse av IPTG i celler relativt raskt, noe som kan utløse genuttrykk på en rettidig måte
2. Løselighet:
IPTG er et fargeløst krystallinsk fast stoff med god løselighet i vann. Det kan raskt løses opp ved romtemperatur og danne en gjennomsiktig løsning. I tillegg er IPTG også løselig i noen organiske løsningsmidler, som metanol, etanol og dimetylsulfoksid.
3. Stabilitet:
IPTG er relativt stabilt under konvensjonelle eksperimentelle forhold og er ikke utsatt for nedbrytning eller nedbrytning. Den kan lagres i lang tid uten å miste aktiviteten. Under høye temperaturer eller sure forhold kan imidlertid IPTG gjennomgå hydrolysereaksjoner, noe som får den til å miste evnen til å indusere laktase.
4. Induserer laktase:
IPTG er en effektiv induser av laktase. I de fleste Escherichia coli er laktase et viktig metabolsk enzym som brukes til å bryte ned laktose til glukose og galaktose. IPTG har en lignende struktur som laktose og kan binde seg til induksjonsstedet til laktase og aktivere transkripsjonen. Dette gjør IPTG til et viktig verktøy for å studere genekspresjonsregulering og proteinuttrykk.
Hos bakterier er laktoseoperoner et viktig reguleringssystem som kan regulere bakteriell metabolisme av laktose. Når glukose mangler i bakterieceller, induseres laktoseoperoner til å syntetisere enzymer som er i stand til å bryte ned laktose.
Sammensetning av laktoseoperoner: Laktoseoperonet er sammensatt av tre gener, nemlig lacZ, lacY og lacA. Blant dem koder for lacZ - Galaktosidase, lacY koder for permeabilitetsprotein, lacA koder for acetyltransferase. Disse tre genene jobber sammen for å gjøre det mulig for bakterier å utnytte laktose.
Virkningsmekanismen til IPTG: Når IPTG eksisterer, kan det samhandle med - Bindingen av galaktosidase øker enzymaktiviteten. Denne bindingen oppnås gjennom interaksjonen mellom galaktosegruppen i IPTG-molekylet og - Bindingen av det aktive senteret av galaktosidase oppnås. Denne bindingen øker aktiviteten til enzymet, og fremmer derved nedbrytningen av laktose.
Induksjonsprosess: I et miljø som mangler glukose, syntetiseres lacY og lacA gener, men mengden syntese er relativt liten. Når IPTG eksisterer, kan det samhandle med - Bindingen av galaktosidase øker enzymaktiviteten. Denne bindingen stimulerer transkripsjonen av lacY- og lacA-gener, og lar bakterier syntetisere et stort antall permeabilitetsproteiner og acetyltransferaser. Disse enzymene kan fremme bakteriell metabolisme av laktose.
Påvirkningsfaktorer: Konsentrasjonen av IPTG vil påvirke induksjonseffekten. Lav konsentrasjon av IPTG kan fremme - Syntesen av galaktosidase, men høye konsentrasjoner av IPTG kan ha toksiske effekter på celler. I tillegg er induksjonseffekten av IPTG også påvirket av faktorer som temperatur, pH-verdi og dyrkingstid.
5. Ikke-toksisitet:
Sammenlignet med laktose er stoffskiftet av IPTG i cellene langsommere, så det har mindre innvirkning på cellevekst og metabolisme. Dette gjør IPTG til en ofte brukt induktor i laboratoriet for å kontrollere ekspresjonen av målgener.
6. Søknad:
IPTG brukes hovedsakelig i følgende aspekter:
-Proteinekspresjon: Ved å bruke IPTG-induktorer kan utbyttet av målproteiner i det rekombinante proteinekspresjonssystemet kontrolleres. Den kan brukes til å studere biologiske prosesser som proteinfunksjon, interaksjon og signaloverføring. Gjennom proteinkrystalliseringsforsøk kan for eksempel strukturen og funksjonen til proteiner studeres; Gjennom proteininteraksjonsforsøk kan interaksjonen mellom proteiner studeres; Gjennom signaltransduksjonseksperimenter kan proteiners rolle i signaltransduksjon studeres.
-Genreguleringsforskning: IPTG kan simulere laktoseinduksjonsmekanismen i celler, og studerer derved genreguleringsnettverk og signaltransduksjonsveier. I genekspresjonsreguleringseksperimenter tjener IPTG som en induktor og kan binde seg til lac|produkter i laktoseoperoner, som induserer konformasjonsendringer og forårsaker lac|produkter for å forlate bindingsstedet til promoteren, og aktiverer derved transkripsjon. Denne induserbare transkripsjonsreguleringsmekanismen gjør at IPTG spiller en viktig rolle i genuttrykksregulering. Ved å kontrollere tilsetningstiden og konsentrasjonen av IPTG, kan regulering av målproteinekspresjon oppnås.
-Transkripsjonsfaktorforskning: IPTG kan brukes til å studere interaksjonen mellom transkripsjonsfaktorer og deres målgener, samt de funksjonelle reguleringsmekanismene til transkripsjonsfaktorer. Ved å kombinere med replikatoren av laktase, kan IPTG simulere reguleringsprosessen av laktose på laktase, og dermed kontrollere genuttrykk. Denne induksjonsmekanismen kan brukes på transkripsjonsfaktorforskning for å utforske den regulerende rollen til transkripsjonsfaktorer på spesifikk gentranskripsjon. For eksempel kan en ekspresjonsvektor som inneholder en måltranskripsjonsfaktor konstrueres og integreres med passende promotere og regulatoriske elementer i ekspresjonsvektoren, etterfulgt av tilsetning av IPTG for å indusere ekspresjonen av måltranskripsjonsfaktoren.
IPTG er et ofte brukt laboratoriereagens med god løselighet og stabilitet. Det kan indusere uttrykket av laktase og er mye brukt innen molekylærbiologi og genteknologi. Ved å bruke IPTG kan forskere utforske viktige biologiske problemstillinger som genreguleringsmekanismer, proteinuttrykk og transkripsjonsfaktorfunksjon.