IPTGyra nenatūralus junginys, turintis izopropilo ir galaktozės grupes. Jo molekulinė formulė yra C9H18O5S, kurios santykinė molekulinė masė yra 238,30. IPTG tirpsta vandenyje ir pasižymi dideliu stabilumu. Biologijoje IPTG daugiausia naudojamas kaip induktorius ir gali sukelti - Galaktozidazės aktyvumą. IPTG (izopropilas) – D-tiogalaktozidas yra plačiai naudojamas laboratorinis reagentas, plačiai naudojamas molekulinės biologijos ir genų inžinerijos srityse. Tai dirbtinai susintetintas junginys, kurio struktūra panaši į natūralią laktozę, tačiau pasižymi skirtingomis cheminėmis savybėmis.
(1 produkto nuoroda:https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/api-researching-only/iptg-reagent-cas-367-93-1.html )
(1 produkto nuoroda:https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/api-researching-only/iptg-powder-cas-367-93-1.html )
1. Molekulinė struktūra:
IPTG cheminė formulė yra C9H18O5S, CAS 367-93-1, o santykinė molekulinė masė yra 238,30 g/mol. Jo struktūra yra sujungta izopropilo grupe su - D-tiogalaktozido C1 padėtis sudaro esterio ryšį. Ši struktūra leidžia IPTG imituoti laktozės indukcinį poveikį laktazei.
Jo molekulinė struktūra daugiausia susideda iš šių dalių:
Cukrinė dalis: IPTG cukrinė dalis yra - D-galaktozė, panaši į tiogalaktozę, taip pat atpažįstama Escherichia coli galaktozidazės.
Tiogalaktozilo fragmentas: Skirtingai nuo paprastos galaktozės, IPTG galaktozilo fragmentas yra pakeistas sieros atomais, todėl E. coli gali chemiškai modifikuoti IPTG – galaktozidazė atpažįsta ir tarnauja kaip jos substratas.
Izopropilo grupė: kita IPTG dalis yra izopropilo grupė, kuri sumažina IPTG tirpumą vandenyje ir palengvina jo prasiskverbimą į ląstelių kultūrą.
Pagal molekulinę struktūrą IPTG ir galaktozidazės substratas – D-galaktozidas (G1P) yra panašus, išskyrus tai, kad prie galaktozido dalies pridedamas sieros atomas. Kai IPTG pasisavina ląstelės, jis gali veikti kaip - Galaktozidazės substratas, kuris, veikiamas fermento - - D-gliukozės, skyla į tiogalaktozės ir izopropilo grupes. Šio proceso metu išsiskirianti energija gali būti panaudota išreikštiems svetimiems baltymams sintetinti.
Be savo molekulinės struktūros charakteristikų, IPTG taip pat turi keletą privalumų, dėl kurių jis yra dažniausiai naudojamas induktorius. Pirma, jo tirpumas vandenyje yra gana geras ir gali būti lengvai dedamas į auginimo terpę. Antra, jo indukuojantis poveikis Escherichia coli yra gana lengvas ir nesukelia per didelio spaudimo ląstelėms, o tai naudinga prailginant ląstelių gyvenimo trukmę. Be to, IPTG įsisavinimas ir panaudojimas ląstelėse yra gana greitas, o tai gali sukelti genų ekspresiją laiku.
2. Tirpumas:
IPTG yra bespalvė kristalinė kieta medžiaga, gerai tirpstanti vandenyje. Jis gali greitai ištirpti kambario temperatūroje ir sudaryti skaidrų tirpalą. Be to, IPTG taip pat tirpsta kai kuriuose organiniuose tirpikliuose, tokiuose kaip metanolis, etanolis ir dimetilsulfoksidas.
3. Stabilumas:
IPTG yra gana stabilus įprastomis eksperimentinėmis sąlygomis ir nėra linkęs skilti ar skaidytis. Jis gali būti laikomas ilgą laiką neprarandant savo aktyvumo. Tačiau esant aukštai temperatūrai arba rūgščioms sąlygoms, IPTG gali įvykti hidrolizės reakcijos, todėl jis praranda gebėjimą indukuoti laktazę.
4. Laktazės skatinimas:
IPTG yra veiksmingas laktazės induktorius. Daugumoje Escherichia coli laktazė yra svarbus metabolinis fermentas, naudojamas laktozei skaidyti į gliukozę ir galaktozę. IPTG struktūra panaši į laktozę ir gali prisijungti prie laktazės indukcijos vietos ir suaktyvinti jos transkripciją. Dėl to IPTG yra svarbi priemonė tiriant genų ekspresijos reguliavimą ir baltymų ekspresiją.
Bakterijose laktozės operonai yra svarbi reguliavimo sistema, galinti reguliuoti bakterijų laktozės metabolizmą. Kai bakterijų ląstelėse trūksta gliukozės, laktozės operonai skatinami sintetinti fermentus, galinčius skaidyti laktozę.
Laktozės operonų sudėtis: Laktozės operonas sudarytas iš trijų genų, būtent lacZ, lacY ir lacA. Tarp jų lacZ koduoja - Galaktozidazę, lacY koduoja pralaidumo baltymą, lacA koduoja acetiltransferazę. Šie trys genai veikia kartu, kad bakterijos galėtų panaudoti laktozę.
IPTG veikimo mechanizmas: kai yra IPTG, jis gali sąveikauti su - Galaktozidazės prisijungimas sustiprina fermentų aktyvumą. Šis surišimas pasiekiamas sąveikaujant galaktozės grupei IPTG molekulėje ir - pasiekiamas aktyvaus galaktozidazės centro surišimas. Šis jungimasis padidina fermento aktyvumą, taip skatinant laktozės skaidymą.
Indukcijos procesas: aplinkoje, kurioje trūksta gliukozės, sintetinami lacY ir lacA genai, tačiau sintezės kiekis yra palyginti mažas. Kai egzistuoja IPTG, jis gali sąveikauti su - Galaktozidazės prisijungimas padidina fermentų aktyvumą. Šis surišimas stimuliuoja lacY ir lacA genų transkripciją, leisdamas bakterijoms susintetinti daug pralaidumo baltymų ir acetiltransferazių. Šie fermentai gali skatinti bakterijų laktozės metabolizmą.
Įtakojantys veiksniai: IPTG koncentracija turės įtakos indukcijos efektui. Maža IPTG koncentracija gali skatinti - Galaktozidazės sintezę, tačiau didelė IPTG koncentracija gali turėti toksinį poveikį ląstelėms. Be to, IPTG indukciniam poveikiui taip pat turi įtakos tokie veiksniai kaip temperatūra, pH vertė ir auginimo laikas.
5. Netoksiškumas:
Palyginti su laktoze, IPTG medžiagų apykaita ląstelėse yra lėtesnė, todėl turi mažesnę įtaką ląstelių augimui ir medžiagų apykaitai. Tai daro IPTG dažniausiai naudojamu induktoriumi laboratorijoje, kontroliuojančiu tikslinių genų ekspresiją.
6. Taikymas:
IPTG daugiausia taikoma šiais aspektais:
- Baltymų ekspresija: naudojant IPTG induktorius, tikslinių baltymų išeiga rekombinantinėje baltymų ekspresijos sistemoje gali būti kontroliuojama. Jis gali būti naudojamas tiriant biologinius procesus, tokius kaip baltymų funkcija, sąveika ir signalo perdavimas. Pavyzdžiui, atliekant baltymų kristalizacijos eksperimentus, galima ištirti baltymų struktūrą ir funkcijas; Atliekant baltymų sąveikos eksperimentus, galima tirti baltymų sąveiką; Per signalo perdavimo eksperimentus galima ištirti baltymų vaidmenį perduodant signalą.
-Genų reguliavimo tyrimai: IPTG gali imituoti laktozės indukcijos mechanizmą ląstelėse, taip tiriant genų reguliavimo tinklus ir signalo perdavimo kelius. Genų ekspresijos reguliavimo eksperimentuose IPTG veikia kaip induktorius ir gali prisijungti prie lac|produktai laktozės operonuose, sukeliantys konformacinius pokyčius ir sukeliantys lac|produktai palieka promotoriaus surišimo vietą ir taip suaktyvina transkripciją. Dėl šio indukuojamo transkripcijos reguliavimo mechanizmo IPTG vaidina svarbų vaidmenį genų ekspresijos reguliavime. Kontroliuojant IPTG pridėjimo laiką ir koncentraciją, galima reguliuoti tikslinio baltymo ekspresiją.
-Transkripcijos faktorių tyrimai: IPTG gali būti naudojamas tiriant transkripcijos faktorių ir jų tikslinių genų sąveiką, taip pat transkripcijos faktorių funkcinius reguliavimo mechanizmus. Derindamas su laktazės replikatoriumi, IPTG gali imituoti laktozės reguliavimo procesą laktazei ir taip kontroliuoti genų ekspresiją. Šis indukcijos mechanizmas gali būti taikomas transkripcijos faktoriaus tyrimams, siekiant ištirti transkripcijos faktorių reguliavimo vaidmenį specifinėje genų transkripcijai. Pavyzdžiui, ekspresijos vektorius, turintis tikslinį transkripcijos faktorių, gali būti sukonstruotas ir integruotas su atitinkamais promotoriais ir reguliavimo elementais į ekspresijos vektorių, po to pridedamas IPTG, kad sukeltų tikslinio transkripcijos faktoriaus ekspresiją.
IPTG yra plačiai naudojamas laboratorinis reagentas, pasižymintis geru tirpumu ir stabilumu. Jis gali sukelti laktazės ekspresiją ir yra plačiai naudojamas molekulinės biologijos ir genų inžinerijos srityse. Naudodami IPTG, mokslininkai gali ištirti svarbias biologines problemas, tokias kaip genų reguliavimo mechanizmai, baltymų ekspresija ir transkripcijos faktoriaus funkcija.