Moderátorje nepřirozená sloučenina s isopropylovou a galaktózovou skupinou. Jeho molekulový vzorec je C9H18O5S s relativní molekulovou hmotností 238,30. IPTG je rozpustný ve vodě a má vysokou stabilitu. V biologii se IPTG používá hlavně jako induktor a může indukovat - Aktivitu galaktosidázy. IPTG (isopropyl) - D-thiogalaktosid je běžně používané laboratorní činidlo široce používané v oblastech molekulární biologie a genetického inženýrství. Jde o uměle syntetizovanou sloučeninu se strukturou podobnou přírodní laktóze, ale s jinými chemickými vlastnostmi.
(odkaz na produkt 1:https://www.bloomtechz.com/syntetické-chemické/api-výzkumné-pouze/iptg-činidlo-cas-367-93-1.html )
(odkaz na produkt 1:https://www.bloomtechz.com/syntetické-chemické/api-výzkumné-pouze/iptg-prášek-cas-367-93-1.html )
1. Molekulární struktura:
Chemický vzorec IPTG je C9H18O5S, CAS 367-93-1 a relativní molekulová hmotnost je 238,30 g/mol. Jeho struktura je spojena isopropylovou skupinou s - Poloha C1 D-thiogalaktosidu tvoří esterovou vazbu. Tato struktura umožňuje IPTG simulovat indukční účinek laktózy na laktázu.
Jeho molekulární struktura se skládá hlavně z následujících částí:
Cukerná část: Cukerná část IPTG je - D-galaktóza, podobná thiogalaktóze, je také rozpoznána galaktosidázou Escherichia coli.
Thiogalaktosylová skupina: Na rozdíl od běžné galaktózy je galaktosylová skupina IPTG nahrazena atomy síry, což umožňuje IPTG chemicky modifikovat E. coli - galaktosidáza rozpoznává a slouží jako její substrát.
Isopropylová skupina: Další částí IPTG je isopropylová skupina, která snižuje rozpustnost IPTG ve vodě a usnadňuje jeho pronikání do buněčné kultury.
Pokud jde o molekulární strukturu, substrát IPTG a galaktosidázy - D-galaktosid (G1P) je podobný, kromě toho, že do galaktosidové části je přidán atom síry. Když je IPTG absorbován buňkami, může fungovat jako - substrát galaktosidázy, která se působením enzymu - - D-glukózy štěpí na thiogalaktózové a isopropylové skupiny. Energie uvolněná tímto procesem může být použita k syntéze exprimovaných cizích proteinů.
Kromě svých charakteristik molekulární struktury má IPTG také několik výhod, které z něj dělají běžně používaný induktor. Za prvé, jeho rozpustnost ve vodě je relativně dobrá a lze jej snadno přidat do kultivačního média. Za druhé, jeho indukční účinek na Escherichia coli je relativně mírný a nezpůsobuje příliš velký tlak na buňky, což je výhodné pro prodloužení životnosti buněk. Kromě toho je příjem a využití IPTG v buňkách relativně rychlé, což může včas spustit genovou expresi
2. Rozpustnost:
IPTG je bezbarvá krystalická pevná látka s dobrou rozpustností ve vodě. Může se rychle rozpustit při pokojové teplotě a vytvořit průhledný roztok. Kromě toho je IPTG také rozpustný v některých organických rozpouštědlech, jako je methanol, ethanol a dimethylsulfoxid.
3. Stabilita:
IPTG je relativně stabilní za konvenčních experimentálních podmínek a není náchylný k rozkladu nebo degradaci. Může být skladován po dlouhou dobu, aniž by ztratil svou aktivitu. Při vysoké teplotě nebo kyselých podmínkách však může IPTG podléhat hydrolýzním reakcím, které způsobí, že ztratí svou schopnost indukovat laktázu.
4. Vyvolání laktázy:
IPTG je účinným induktorem laktázy. U většiny Escherichia coli je laktáza důležitým metabolickým enzymem používaným k štěpení laktózy na glukózu a galaktózu. IPTG má podobnou strukturu jako laktóza a může se vázat na indukční místo laktázy a aktivovat její transkripci. Díky tomu je IPTG důležitým nástrojem pro studium regulace genové exprese a proteinové exprese.
U bakterií jsou laktózové operony důležitým regulačním systémem, který může regulovat bakteriální metabolismus laktózy. Když v bakteriálních buňkách chybí glukóza, laktózové operony jsou indukovány k syntéze enzymů schopných štěpit laktózu.
Složení laktózových operonů: Laktózový operon se skládá ze tří genů, jmenovitě lacZ, lacY a lacA. Mezi nimi lacZ kódující - galaktozidázu, lacY kóduje protein permeability, lacA kóduje acetyltransferázu. Tyto tři geny spolupracují, aby umožnily bakteriím využívat laktózu.
Mechanismus účinku IPTG: Pokud IPTG existuje, může interagovat s - Vazba galaktosidázy zvyšuje aktivitu enzymu. Této vazby je dosaženo interakcí mezi galaktózovou skupinou v molekule IPTG a - Je dosaženo vazby aktivního centra galaktosidázy. Tato vazba zvyšuje aktivitu enzymu, čímž podporuje odbourávání laktózy.
Indukční proces: V prostředí bez glukózy se syntetizují geny lacY a lacA, ale množství syntézy je relativně malé. Když IPTG existuje, může interagovat s - Vazba galaktosidázy zvyšuje aktivitu enzymu. Tato vazba stimuluje transkripci genů lacY a lacA a umožňuje bakteriím syntetizovat velké množství permeabilních proteinů a acetyltransferáz. Tyto enzymy mohou podporovat bakteriální metabolismus laktózy.
Ovlivňující faktory: Koncentrace IPTG ovlivní indukční účinek. Nízká koncentrace IPTG může podporovat - syntézu galaktosidázy, ale vysoké koncentrace IPTG mohou mít toxické účinky na buňky. Kromě toho je indukční účinek IPTG také ovlivněn faktory, jako je teplota, hodnota pH a doba kultivace.
5. Netoxické:
Ve srovnání s laktózou je rychlost metabolismu IPTG v buňkách pomalejší, takže má menší dopad na buněčný růst a metabolismus. Díky tomu je IPTG běžně používaným induktorem v laboratoři ke kontrole exprese cílových genů.
6. Aplikace:
IPTG se používá hlavně v následujících aspektech:
-Exprese proteinů: Použitím induktorů IPTG lze řídit výtěžek cílových proteinů v systému exprese rekombinantních proteinů. Může být použit ke studiu biologických procesů, jako je funkce proteinů, interakce a přenos signálu. Například prostřednictvím experimentů s krystalizací proteinů lze studovat strukturu a funkci proteinů; Prostřednictvím experimentů s interakcí proteinů lze studovat interakci mezi proteiny; Prostřednictvím experimentů s přenosem signálu lze studovat roli proteinů v přenosu signálu.
-Výzkum genové regulace: IPTG může simulovat mechanismus indukce laktózy v buňkách, a tím studovat sítě genové regulace a dráhy přenosu signálu. V experimentech s regulací genové exprese slouží IPTG jako induktor a může se vázat na lac| produkty v laktózových operonech, které vyvolávají konformační změny a způsobují lac|Produkty opustí vazebné místo promotoru, čímž se aktivuje transkripce. Díky tomuto indukovatelnému mechanismu regulace transkripce hraje IPTG důležitou roli v regulaci genové exprese. Řízením doby přidání a koncentrace IPTG lze dosáhnout regulace exprese cílového proteinu.
-Výzkum transkripčních faktorů: IPTG lze použít ke studiu interakce mezi transkripčními faktory a jejich cílovými geny, stejně jako mechanismů funkční regulace transkripčních faktorů. Kombinací s replikátorem laktázy může IPTG simulovat regulační proces laktózy na laktáze, a tím kontrolovat genovou expresi. Tento indukční mechanismus může být aplikován na výzkum transkripčních faktorů za účelem prozkoumání regulační role transkripčních faktorů na specifickou genovou transkripci. Například může být zkonstruován expresní vektor obsahující cílový transkripční faktor a integrován s vhodnými promotory a regulačními prvky do expresního vektoru, po čemž následuje přidání IPTG pro indukci exprese cílového transkripčního faktoru.
IPTG je běžně používané laboratorní činidlo s dobrou rozpustností a stabilitou. Může indukovat expresi laktázy a je široce používán v oblastech molekulární biologie a genetického inženýrství. Pomocí IPTG mohou výzkumníci prozkoumat důležité biologické problémy, jako jsou mechanismy regulace genů, exprese proteinů a funkce transkripčních faktorů.