IPTGialah sebatian tidak semulajadi dengan kumpulan isopropil dan galaktosa. Formula molekulnya ialah C9H18O5S, dengan berat molekul relatif 238.30. IPTG larut dalam air dan mempunyai kestabilan yang tinggi. Dalam biologi, IPTG digunakan terutamanya sebagai inducer dan boleh mendorong - Aktiviti galactosidase. IPTG (isopropil) - D-thiogalactoside ialah reagen makmal yang biasa digunakan secara meluas dalam bidang biologi molekul dan kejuruteraan genetik. Ia adalah sebatian buatan yang disintesis dengan struktur yang serupa dengan laktosa semulajadi, tetapi dengan sifat kimia yang berbeza.
(Pautan produk 1:https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/api-researching-only/iptg-reagent-cas-367-93-1.html )
(Pautan produk 1:https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/api-researching-only/iptg-powder-cas-367-93-1.html )
1. Struktur molekul:
Formula kimia IPTG ialah C9H18O5S, CAS 367-93-1, dan berat molekul relatif ialah 238.30 g/mol. Strukturnya disambungkan oleh kumpulan isopropil kepada - Kedudukan C1 D-thiogalactoside membentuk ikatan ester. Struktur ini membolehkan IPTG mensimulasikan kesan induksi laktosa pada laktase.
Struktur molekulnya terutamanya terdiri daripada bahagian berikut:
Bahagian gula: Bahagian gula IPTG ialah - D-galaktosa, serupa dengan thiogalactose, juga diiktiraf oleh galaktosidase Escherichia coli.
Bahagian Thiogalactosyl: Tidak seperti galaktosa biasa, bahagian galaktosil IPTG digantikan oleh atom sulfur, yang membolehkan IPTG diubah suai secara kimia oleh E. coli - Galactosidase mengiktiraf dan berfungsi sebagai substratnya.
Kumpulan Isopropil: Bahagian lain IPTG ialah kumpulan isopropil, yang mengurangkan keterlarutan IPTG dalam air dan memudahkan resapannya dalam kultur sel.
Dari segi struktur molekul, substrat IPTG dan galactosidase - D-galactoside (G1P) adalah serupa, kecuali atom sulfur ditambahkan pada bahagian galactoside. Apabila IPTG diambil oleh sel, ia boleh bertindak sebagai - Substrat galaktosidase, yang terbelah kepada kumpulan tiogalactose dan isopropil di bawah tindakan enzim- - D-glukosa. Tenaga yang dikeluarkan oleh proses ini boleh digunakan untuk mensintesis protein asing yang dinyatakan.
Selain ciri struktur molekulnya, IPTG juga mempunyai beberapa kelebihan yang menjadikannya sebagai inducer yang biasa digunakan. Pertama, keterlarutan airnya agak baik dan boleh ditambah dengan mudah ke dalam medium kultur. Kedua, kesan induksinya terhadap Escherichia coli adalah agak ringan dan tidak menyebabkan terlalu banyak tekanan pada sel, yang bermanfaat untuk memanjangkan jangka hayat sel. Di samping itu, pengambilan dan penggunaan IPTG dalam sel adalah agak cepat, yang boleh mencetuskan ekspresi gen tepat pada masanya.
2. Keterlarutan:
IPTG ialah pepejal kristal tidak berwarna dengan keterlarutan yang baik dalam air. Ia boleh larut dengan cepat pada suhu bilik dan membentuk larutan telus. Selain itu, IPTG juga larut dalam beberapa pelarut organik, seperti metanol, etanol, dan dimetil sulfoksida.
3. Kestabilan:
IPTG agak stabil di bawah keadaan eksperimen konvensional dan tidak terdedah kepada penguraian atau degradasi. Ia boleh disimpan untuk masa yang lama tanpa kehilangan aktivitinya. Walau bagaimanapun, dalam keadaan suhu tinggi atau berasid, IPTG mungkin mengalami tindak balas hidrolisis, menyebabkan ia kehilangan keupayaannya untuk mendorong laktase.
4. Merangsang laktase:
IPTG ialah inducer laktase yang berkesan. Dalam kebanyakan Escherichia coli, laktase ialah enzim metabolik penting yang digunakan untuk memecahkan laktosa kepada glukosa dan galaktosa. IPTG mempunyai struktur yang serupa dengan laktosa dan boleh mengikat tapak induksi laktase dan mengaktifkan transkripsinya. Ini menjadikan IPTG sebagai alat penting untuk mengkaji peraturan ekspresi gen dan ekspresi protein.
Dalam bakteria, operon laktosa adalah sistem pengawalseliaan penting yang boleh mengawal metabolisme bakteria laktosa. Apabila glukosa kekurangan dalam sel bakteria, operon laktosa didorong untuk mensintesis enzim yang mampu memecahkan laktosa.
Komposisi operon laktosa: Operon laktosa terdiri daripada tiga gen, iaitu lacZ, lacY, dan lacA. Antaranya, pengekodan lacZ - Galactosidase, lacY mengekod protein kebolehtelapan, lacA mengekod asetiltransferase. Ketiga-tiga gen ini bekerjasama untuk membolehkan bakteria menggunakan laktosa.
Mekanisme tindakan IPTG: Apabila IPTG wujud, ia boleh berinteraksi dengan - Pengikatan galactosidase meningkatkan aktiviti enzim. Pengikatan ini dicapai melalui interaksi antara kumpulan galaktosa dalam molekul IPTG dan - Pengikatan pusat aktif galaktosidase tercapai. Pengikatan ini meningkatkan aktiviti enzim, dengan itu menggalakkan pemecahan laktosa.
Proses induksi: Dalam persekitaran yang kekurangan glukosa, gen lacY dan lacA disintesis, tetapi jumlah sintesis agak kecil. Apabila IPTG wujud, ia boleh berinteraksi dengan - Pengikatan galactosidase meningkatkan aktiviti enzim. Pengikatan ini merangsang transkripsi gen lacY dan lacA, membolehkan bakteria mensintesis sejumlah besar protein kebolehtelapan dan acetyltransferases. Enzim ini boleh menggalakkan metabolisme bakteria laktosa.
Faktor yang mempengaruhi: Kepekatan IPTG akan mempengaruhi kesan aruhan. Kepekatan IPTG yang rendah boleh menggalakkan - Sintesis galaktosidase, tetapi kepekatan IPTG yang tinggi boleh memberi kesan toksik pada sel. Selain itu, kesan induksi IPTG juga dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti suhu, nilai pH, dan masa penanaman.
5. Tidak ketoksikan:
Berbanding laktosa, kadar metabolisme IPTG dalam sel adalah lebih perlahan, jadi ia kurang memberi kesan kepada pertumbuhan dan metabolisme sel. Ini menjadikan IPTG sebagai inducer yang biasa digunakan di makmal untuk mengawal ekspresi gen sasaran.
6. Permohonan:
IPTG digunakan terutamanya dalam aspek berikut:
-Ekspresi protein: Dengan menggunakan inducers IPTG, hasil protein sasaran dalam sistem ekspresi protein rekombinan boleh dikawal. Ia boleh digunakan untuk mengkaji proses biologi seperti fungsi protein, interaksi, dan transduksi isyarat. Contohnya, melalui eksperimen penghabluran protein, struktur dan fungsi protein boleh dikaji; Melalui eksperimen interaksi protein, interaksi antara protein boleh dikaji; Melalui eksperimen transduksi isyarat, peranan protein dalam transduksi isyarat boleh dikaji.
-Penyelidikan peraturan gen: IPTG boleh mensimulasikan mekanisme induksi laktosa dalam sel, dengan itu mengkaji rangkaian pengawalseliaan gen dan laluan transduksi isyarat. Dalam eksperimen peraturan ekspresi gen, IPTG berfungsi sebagai inducer dan boleh mengikat lac|produk dalam operon laktosa, mendorong perubahan konformasi dan menyebabkan lac|produk untuk meninggalkan tapak pengikat promoter, dengan itu mengaktifkan transkripsi. Mekanisme pengawalseliaan transkrip yang boleh diinduksi ini menjadikan IPTG memainkan peranan penting dalam peraturan ekspresi gen. Dengan mengawal masa penambahan dan kepekatan IPTG, peraturan ekspresi protein sasaran boleh dicapai.
-Penyelidikan faktor transkripsi: IPTG boleh digunakan untuk mengkaji interaksi antara faktor transkripsi dan gen sasarannya, serta mekanisme peraturan fungsi faktor transkripsi. Dengan menggabungkan dengan replikator laktase, IPTG boleh mensimulasikan proses pengawalseliaan laktosa pada laktase, dengan itu mengawal ekspresi gen. Mekanisme induksi ini boleh digunakan untuk penyelidikan faktor transkripsi untuk meneroka peranan pengawalseliaan faktor transkripsi pada transkripsi gen tertentu. Sebagai contoh, vektor ekspresi yang mengandungi faktor transkripsi sasaran boleh dibina dan disepadukan dengan penganjur dan elemen pengawalseliaan yang sesuai ke dalam vektor ekspresi, diikuti dengan penambahan IPTG untuk mendorong ekspresi faktor transkripsi sasaran.
IPTG ialah reagen makmal yang biasa digunakan dengan keterlarutan dan kestabilan yang baik. Ia boleh mendorong ekspresi laktase dan digunakan secara meluas dalam bidang biologi molekul dan kejuruteraan genetik. Dengan menggunakan IPTG, penyelidik boleh meneroka isu biologi penting seperti mekanisme pengawalseliaan gen, ekspresi protein, dan fungsi faktor transkripsi.