IPTG一种硫代糖苷广泛应用于基因表达的诱导

异丙基-β-D-硫代半乳糖苷（Isopropyl β-D-thiogalactoside，简称IPTG）是一种常用的分子生物学试剂，主要用于诱导表达系统中的基因表达。

- 化学名称：异丙基-β-D-硫代半乳糖苷

- 分子式：C9H18O5S

- 分子量：238.30 g/mol

- 结构：IPTG是一种硫代糖苷，其结构中硫原子取代了半乳糖苷中的氧原子。

IPTG主要用于诱导大肠杆菌中的乳糖操纵子系统，特别是用于诱导表达载体中的lacI基因控制的启动子。其作用机制如下：

1. 诱导作用：IPTG与lacI基因编码的阻遏蛋白结合，使其失活，从而解除对lac启动子的抑制，使得下游基因得以表达。

2. 稳定性：与乳糖不同，IPTG不会被细菌代谢，因此可以持续诱导基因表达。

- 基因表达诱导：在分子生物学实验中，IPTG常用于诱导表达载体中的目标基因，特别是在大肠杆菌中表达重组蛋白。

- 研究工具：IPTG也被用于研究乳糖操纵子和其他依赖于lacI阻遏蛋白的基因调控系统。

- 浓度：IPTG的使用浓度通常在0.1-1 mM之间，具体浓度取决于实验需求和表达系统的特性。

- 储存：IPTG应储存在-20°C，避免反复冻融，以保持其活性。

IPTG诱导原理：

首先：

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、渗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。

其次：

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，抑制转录启动。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是一种重要的分子生物学工具，广泛应用于基因表达的诱导。其独特的化学结构和生物学特性使其成为实验室中不可或缺的试剂。