IPTG一種硫代糖苷廣泛應用于基因表達的誘導
異丙基-β-D-硫代半乳糖苷（Isopropyl β-D-thiogalactoside，簡稱IPTG）是一種常用的分子生物學試劑，主要用于誘導表達系統中的基因表達。
結構與化學性質- 化學名稱：異丙基-β-D-硫代半乳糖苷
- 分子式：C9H18O5S
- 分子量：238.30 g/mol
- 結構：IPTG是一種硫代糖苷，其結構中硫原子取代了半乳糖苷中的氧原子。
生物學作用IPTG主要用于誘導大腸桿菌中的乳糖操縱子系統，特別是用于誘導表達載體中的lacI基因控制的啟動子。其作用機制如下：
1. 誘導作用：IPTG與lacI基因編碼的阻遏蛋白結合，使其失活，從而解除對lac啟動子的抑制，使得下游基因得以表達。
2. 穩定性：與乳糖不同，IPTG不會被細菌代謝，因此可以持續誘導基因表達。
應用- 基因表達誘導：在分子生物學實驗中，IPTG常用于誘導表達載體中的目標基因，特別是在大腸桿菌中表達重組蛋白。
- 研究工具：IPTG也被用于研究乳糖操縱子和其他依賴于lacI阻遏蛋白的基因調控系統。
使用注意事項- 濃度：IPTG的使用濃度通常在0.1-1 mM之間，具體濃度取決于實驗需求和表達系統的特性。
- 儲存：IPTG應儲存在-20°C，避免反復凍融，以保持其活性。
IPTG誘導原理：
首先：
E.coli的乳糖操縱子（元）含Z、Y及A三個結構基因，分別編碼半乳糖苷酶、滲透酶和乙酰基轉移酶，此外還有一個操縱序列O、一個啟動序列P及一個調節 基因I。I基因編碼一種阻遏蛋白，后者與O序列結合，使操縱子（元）受阻遏而處于關閉狀態。在啟動序列P上游還有一個分解（代謝）物基因激 活蛋白（CAP）結合位點。由P序列、O序列和CAP結合位點共同構成lac操縱子的調控區，三個酶的編碼基因即由同一調控區調節，實現基因產物的協調表達。
其次：
在沒有乳糖存在時，lac操縱子（元）處于阻遏狀態。此時，I序列在PI啟動序列操縱下表達的Lac阻遏蛋白與O序列結合，阻礙RNA聚合酶與P序列結合，抑制轉錄啟動。當有乳糖存在時，lac操縱子（元）即可被誘導。在這個操縱子（元）體系中，真正的誘導劑并非乳糖本身。乳糖進入細胞，經β-半乳糖苷酶催化，轉變為異乳糖。后者作為一種誘導劑分子結合阻遏蛋白，使蛋白構象變化，導致阻遏蛋白與O序列解離、發生轉錄。異丙基硫代半乳糖苷（IPTG）的作用與異乳糖相同，是一 種作用極強的誘導劑，不被細菌代謝而十分穩定，因此被實驗室廣泛應用。
總結IPTG是一種重要的分子生物學工具，廣泛應用于基因表達的誘導。其獨特的化學結構和生物學特性使其成為實驗室中不可或缺的試劑。
