中文名称:异丙基-beta-D-硫代半乳糖吡喃糖苷
英文名称:IPTG
CAS号:367-93-1
分子式:C9H18O5S
分子量:238.3
EINECS号:206-703-0
熔点:105°C
比旋光度:-31º(c=1,water)
沸点:350.9°C(rough estimate)
密度:1.3329(rough estimate)
折射率:1.5060(estimate)
储存条件:2-8°C;遮光,密闭保存。
溶解度:Soluble in Water or Methanol.
酸度系数(pKa):13.00±0.70(Predicted)
形态:Crystalline Powder
颜色:White
水溶解性:soluble
稳定性:Stable,Incompatible with strong oxidizing agents.
概述
异丙基硫代半乳糖苷(IPTG)是一种作用极强的诱导剂,不被细菌代谢而十分稳定,因此被实验室广泛应用。IPTG常用于需要诱导β-半乳糖苷酶活性的克隆实验。它常与X-Gal或Bluo-Gal结合使用,用于重组细菌菌落的蓝白筛选,这些菌落可以诱导lac操纵子在大肠杆菌中的表达。IPTG与lacI阻遏蛋白结合并改变其构象而发挥作用,防止β-半乳糖苷酶编码基因lacZ的抑制。
诱导原理
E.coli的乳糖操纵子(元)含Z、Y及A三个结构基因,分别编码半乳糖苷酶、透酶和乙酰基转移酶,此外还有一个操纵序列O、一个启动序列P及一个调节基因I。I基因编码一种阻遏蛋白,后者与O序列结合,使操纵子(元)受阻遏而处于关闭状态。在启动序列P上游还有一个分解(代谢)物基因激活蛋白(CAP)结合位点。由P序列、O序列和CAP结合位点共同构成lac操纵子的调控区,三个酶的编码基因即由同一调控区调节,实现基因产物的协调表达。在没有乳糖存在时,lac操纵子(元)处于阻遏状态。此时,I序列在PI启动序列操纵下表达的Lac阻遏蛋白与O序列结合,阻碍RNA聚合酶与P序列结合,抑制转录起动。当有乳糖存在时,lac操纵子(元)即可被诱导。在这个操纵子(元)体系中,真正的诱导剂并非乳糖本身。乳糖进入细胞,经β-半乳糖苷酶催化,转变为异乳糖。后者作为一种诱导剂分子结合阻遏蛋白,使蛋白构象变化,导致阻遏蛋白与O序列解离、发生转录。异丙基硫代半乳糖苷(IPTG)的作用与异乳糖相同,是一种作用极强的诱导剂,不被细菌代谢而十分稳定,因此被实验室广泛应用。
IPTG的优点
1.能诱导酶的合成,但又不被分解的分子,称为安慰诱导物。由于乳糖虽可诱导酶的合成,但又随之分解,产生很多复杂的动力学问题,因此人们常用安慰诱导物来进行各种实验。2.IPTG不被菌体代谢,为乳糖类似物,一旦进入细胞就会产生持续长久的诱导效果,所以IPTG的诱导效率高,往往只需要很少量(1mmol/L)即可达到理想诱导效果。由于IPTG不被代谢,在胞内专一诱导外源蛋白的表达。不受细胞代谢的影响,诱导效果持续稳定。乳糖有双效作用,既能做为诱导剂异乳糖的前体物质,又可以做碳源,在诱导过程中,很不稳定,IPTG因其优异的稳定性决定了它适合做实验研究用。
3.IPTG能在缺乏lacY基因下而有效地被抄送。
4.半乳糖苷键中用硫代替了氧,失去了水解活性,但硫代半乳糖苷和同源的氧代化合物与酶位点的亲和力相同,IPTG虽不为β–半乳糖苷酶所识别,但它是lac基因簇十分有效的诱导物。使用方法:首先把IPTG配制成23.83mg/ml(100mM)的水溶液,并进行过滤除菌后保存。然后在100ml的琼脂培养基中,加入100μl的上述溶液、200μl的X-Gal(20mg/ml的二甲基甲酰胺(DMF)溶液)和100μl的Amp(100mg/ml),制作成IPTG、X-Gal、Amp平板培养基。当dna片段插入至pUC系列载体(或其他带有lacZ、Amp基因载体),然后转化至lacZ缺失细胞中后,涂布上述的IPTG、X–Gal、Amp平板培养基,可根据长出菌体的蓝白色,而方便地挑选出基因重组体(白色为具有DNA插入片段的基因重组体)。
用途
分子生物学试剂,常用于蓝白斑筛选及IPTG诱导的细菌内的蛋白表达等,是β-半乳糖苷酶和β-半乳糖透酶的诱导剂,不被β-半乳糖苷水解,是硫代半乳糖转酰酶的底物,IPTG常用于需要诱导β-半乳糖苷酶活性的克隆实验。它常与X-Gal或Bluo-Gal结合使用,用于重组细菌菌落的蓝白筛选,这些菌落可以诱导lac操纵子在大肠杆菌中的表达。IPTG与lacI阻遏蛋白结合并改变其构象而发挥作用,防止β-半乳糖苷酶编码基因lacZ的抑制。
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