IPTGizopropil- és galaktózcsoporttal rendelkező nem természetes vegyület. Molekulaképlete C9H18O5S, relatív molekulatömege 238,30. Az IPTG vízben oldódik és nagy stabilitású. A biológiában az IPTG-t főként induktorként használják, és indukálhatja - A galaktozidáz aktivitását. IPTG (izopropil) – A D-tiogalaktozid egy általánosan használt laboratóriumi reagens, amelyet széles körben használnak a molekuláris biológia és a géntechnológia területén. Ez egy mesterségesen előállított vegyület, amelynek szerkezete hasonló a természetes laktózhoz, de eltérő kémiai tulajdonságokkal.
(1. terméklink:https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/api-researching-only/iptg-reagent-cas-367-93-1.html )
(1. terméklink:https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/api-researching-only/iptg-powder-cas-367-93-1.html )
1. Molekulaszerkezet:
Az IPTG kémiai képlete C9H18O5S, CAS 367-93-1, relatív molekulatömege 238,30 g/mol. Szerkezete izopropil-csoporttal kapcsolódik a - A D-tiogalaktozid C1 helyzete észterkötést képez. Ez a szerkezet lehetővé teszi az IPTG számára, hogy szimulálja a laktóz laktáz indukciós hatását.
Molekulaszerkezete főként a következő részekből áll:
Cukor rész: Az IPTG cukor része - D-galaktóz, hasonlóan a tiogalaktózhoz, az Escherichia coli galaktozidáza is felismeri.
Tiogalaktozil rész: A közönséges galaktóztól eltérően az IPTG galaktozil csoportját kénatomok helyettesítik, ami lehetővé teszi az IPTG kémiai módosítását az E. coli által – a galaktozidáz felismeri és szubsztrátjaként szolgál.
Izopropilcsoport: Az IPTG másik része az izopropilcsoport, amely csökkenti az IPTG vízben való oldhatóságát és elősegíti a sejtkultúrában való áthatolását.
Molekulaszerkezetét tekintve az IPTG és a galaktozidáz - D-galaktozid (G1P) szubsztrátja hasonló, kivéve, hogy a galaktozid részhez egy kénatomot adnak. Amikor az IPTG-t a sejtek felveszik, az - A galaktozidáz szubsztrátjaként működhet, amely a - - D-glükóz enzim hatására tiogalaktózra és izopropilcsoportokra hasad. Az e folyamat során felszabaduló energia felhasználható expresszált idegen fehérjék szintetizálására.
Molekuláris szerkezeti jellemzői mellett az IPTG számos előnnyel is rendelkezik, amelyek miatt általánosan használt induktor. Először is, vízoldhatósága viszonylag jó, és könnyen hozzáadható a táptalajhoz. Másodszor, az Escherichia colira kifejtett indukáló hatása viszonylag enyhe, és nem okoz túl nagy nyomást a sejteken, ami előnyös a sejtek élettartamának meghosszabbításában. Ezenkívül az IPTG sejtekben történő felvétele és felhasználása viszonylag gyors, ami időben kiválthatja a génexpressziót.
2. Oldhatóság:
Az IPTG színtelen kristályos szilárd anyag, amely vízben jól oldódik. Szobahőmérsékleten gyorsan feloldódik és átlátszó oldatot képez. Ezenkívül az IPTG néhány szerves oldószerben is oldódik, például metanolban, etanolban és dimetil-szulfoxidban.
3. Stabilitás:
Az IPTG viszonylag stabil a hagyományos kísérleti körülmények között, és nem hajlamos a bomlásra vagy lebomlásra. Hosszú ideig tárolható anélkül, hogy elveszítené aktivitását. Magas hőmérsékleten vagy savas körülmények között azonban az IPTG hidrolízises reakciókon megy keresztül, aminek következtében elveszíti laktázindukáló képességét.
4. Laktáz indukálása:
Az IPTG a laktáz hatékony induktora. A legtöbb Escherichia coliban a laktáz egy fontos metabolikus enzim, amelyet a laktóz glükózra és galaktózra történő lebontására használnak. Az IPTG szerkezete hasonló a laktózhoz, és kötődni tud a laktáz indukciós helyéhez, és aktiválja annak transzkripcióját. Ez teszi az IPTG-t fontos eszközzé a génexpresszió-szabályozás és a fehérjeexpresszió tanulmányozásában.
A baktériumokban a laktóz-operonok fontos szabályozórendszerek, amelyek szabályozhatják a laktóz bakteriális metabolizmusát. Ha a baktériumsejtekben hiányzik a glükóz, a laktóz operonok olyan enzimeket szintetizálnak, amelyek képesek a laktóz lebontására.
A laktóz operonok összetétele: A laktóz operon három génből áll, nevezetesen a lacZ, lacY és lacA génből. Közülük a lacZ-t kódoló - galaktozidáz, a lacY a permeabilitási fehérjét, a lacA pedig az acetiltranszferázt kódolja. Ez a három gén együtt működik, hogy lehetővé tegye a baktériumok számára a laktóz hasznosítását.
Az IPTG hatásmechanizmusa: Ha az IPTG létezik, kölcsönhatásba léphet a következőkkel: - A galaktozidáz kötődése fokozza az enzimaktivitást. Ez a kötődés az IPTG-molekula galaktózcsoportja és - A galaktozidáz aktív centrumának kölcsönhatása révén valósul meg. Ez a kötődés növeli az enzim aktivitását, ezáltal elősegíti a laktóz lebomlását.
Indukciós folyamat: Glükózhiányos környezetben lacY és lacA gének szintetizálódnak, de a szintézis mennyisége viszonylag kicsi. Ha létezik IPTG, kölcsönhatásba léphet a következőkkel: - A galaktozidáz kötődése fokozza az enzimaktivitást. Ez a kötődés serkenti a lacY és lacA gének transzkripcióját, lehetővé téve a baktériumok számára, hogy nagyszámú permeabilitási fehérjét és acetiltranszferázt szintetizáljanak. Ezek az enzimek elősegíthetik a laktóz bakteriális metabolizmusát.
Befolyásoló tényezők: Az IPTG koncentrációja befolyásolja az indukciós hatást. Az IPTG alacsony koncentrációja elősegítheti - A galaktozidáz szintézisét, de az IPTG magas koncentrációja toxikus hatással lehet a sejtekre. Ezenkívül az IPTG indukciós hatását olyan tényezők is befolyásolják, mint a hőmérséklet, a pH-érték és a tenyésztési idő.
5. Nem mérgező:
A laktózhoz képest az IPTG metabolizmusa a sejtekben lassabb, így kevésbé befolyásolja a sejtnövekedést és az anyagcserét. Ezáltal az IPTG a laboratóriumban általánosan használt induktor a célgének expressziójának szabályozására.
6. Jelentkezés:
Az IPTG-t elsősorban a következő szempontok szerint alkalmazzák:
-Fehérjeexpresszió: IPTG induktorok alkalmazásával szabályozható a célfehérjék hozama a rekombináns fehérje expressziós rendszerben. Használható olyan biológiai folyamatok vizsgálatára, mint a fehérje működése, kölcsönhatása és jelátvitel. Például fehérjekristályosítási kísérletekkel tanulmányozható a fehérjék szerkezete és működése; Fehérjekölcsönhatási kísérletekkel a fehérjék közötti kölcsönhatás tanulmányozható; Szignáltranszdukciós kísérletekkel vizsgálható a fehérjék jelátvitelben betöltött szerepe.
-Génszabályozási kutatás: Az IPTG képes szimulálni a sejteken belüli laktóz indukciós mechanizmust, ezáltal tanulmányozza a génszabályozási hálózatokat és a jelátviteli útvonalakat. A génexpressziós szabályozási kísérletekben az IPTG induktorként szolgál, és kötődhet a lac|termékek a laktóz operonokban, konformációs változásokat indukálva és lac|a termékek elhagyják a promoter kötőhelyét, ezáltal aktiválják a transzkripciót. Ez az indukálható transzkripciós szabályozási mechanizmus teszi az IPTG-t fontos szerepet a génexpresszió szabályozásában. Az IPTG addíciós idejének és koncentrációjának szabályozásával a célfehérje expresszió szabályozása érhető el.
-Trankripciós faktorok kutatása: Az IPTG segítségével vizsgálható a transzkripciós faktorok és célgénjeik közötti kölcsönhatás, valamint a transzkripciós faktorok funkcionális szabályozási mechanizmusai. A laktáz replikátorával kombinálva az IPTG szimulálhatja a laktóz szabályozási folyamatát a laktázon, ezáltal szabályozva a génexpressziót. Ez az indukciós mechanizmus alkalmazható a transzkripciós faktorok kutatásában, hogy feltárjuk a transzkripciós faktorok szabályozó szerepét a specifikus géntranszkripcióban. Például egy megcélzott transzkripciós faktort tartalmazó expressziós vektor konstruálható és integrálható a megfelelő promóterekkel és szabályozó elemekkel az expressziós vektorba, majd IPTG hozzáadása követhető a megcélzott transzkripciós faktor expressziójának indukálásához.
Az IPTG egy általánosan használt laboratóriumi reagens, jó oldhatósággal és stabilitással. Indukálhatja a laktáz expresszióját, és széles körben használják a molekuláris biológia és a géntechnológia területén. Az IPTG használatával a kutatók olyan fontos biológiai kérdéseket tárhatnak fel, mint a génszabályozási mechanizmusok, a fehérjeexpresszió és a transzkripciós faktor funkciója.