ไอพีทีจีเป็นสารประกอบผิดธรรมชาติที่มีหมู่ไอโซโพรพิลและกาแลคโตส สูตรโมเลกุลของมันคือ C9H18O5S โดยมีน้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์เท่ากับ 238.30 IPTG สามารถละลายได้ในน้ำและมีความเสถียรสูง ในทางชีววิทยา IPTG ส่วนใหญ่จะใช้เป็นตัวเหนี่ยวนำและสามารถกระตุ้น - กิจกรรมของกาแลคโตซิเดส IPTG (ไอโซโพรพิล) - ดี-ไธโอแลคโตไซด์เป็นสารรีเอเจนต์ในห้องปฏิบัติการที่ใช้กันทั่วไปซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านอณูชีววิทยาและพันธุวิศวกรรม เป็นสารประกอบสังเคราะห์เทียมที่มีโครงสร้างคล้ายกับแลคโตสธรรมชาติ แต่มีคุณสมบัติทางเคมีต่างกัน
(ลิงค์ผลิตภัณฑ์ 1:https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/api-researching-only/iptg-reagent-cas-367-93-1.html )
(ลิงค์ผลิตภัณฑ์ 1:https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/api-researching-only/iptg-powder-cas-367-93-1.html )
1. โครงสร้างโมเลกุล:
สูตรทางเคมีของ IPTG คือ C9H18O5S, CAS 367-93-1 และน้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์คือ 238.30 กรัม/โมล โครงสร้างของมันเชื่อมต่อกันด้วยหมู่ไอโซโพรพิลกับ - ตำแหน่ง C1 ของ D-thiogalactoside ก่อให้เกิดพันธะเอสเทอร์ โครงสร้างนี้ทำให้ IPTG สามารถจำลองผลการเหนี่ยวนำของแลคโตสต่อแลคเตสได้
โครงสร้างโมเลกุลส่วนใหญ่ประกอบด้วยส่วนต่างๆ ดังต่อไปนี้:
ส่วนน้ำตาล: ส่วนน้ำตาลของ IPTG คือ - D-galactose ซึ่งคล้ายกับ thiogalactose และยังเป็นที่รู้จักโดย galactosidase ของ Escherichia coli
Thiogalactosyl moiety: ซึ่งแตกต่างจากกาแลคโตสทั่วไป galactosyl moiety ของ IPTG จะถูกแทนที่ด้วยอะตอมกำมะถัน ซึ่งช่วยให้ IPTG สามารถดัดแปลงทางเคมีโดย E. coli - Galactosidase รับรู้และทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้น
กลุ่มไอโซโพรพิล: อีกส่วนหนึ่งของ IPTG คือกลุ่มไอโซโพรพิล ซึ่งช่วยลดความสามารถในการละลายของ IPTG ในน้ำและอำนวยความสะดวกในการซึมผ่านในการเพาะเลี้ยงเซลล์
ในแง่ของโครงสร้างโมเลกุล สารตั้งต้นของ IPTG และกาแลคโตซิเดส - D-galactoside (G1P) มีความคล้ายคลึงกัน ยกเว้นว่าจะมีการเติมอะตอมกำมะถันเข้าไปในส่วนกาแลกโตไซด์ เมื่อเซลล์รับ IPTG จะสามารถทำหน้าที่เป็น - สารตั้งต้นของกาแลกโตซิเดส ซึ่งแยกตัวออกเป็นหมู่ไทโอกาแลคโตสและไอโซโพรพิลภายใต้การทำงานของเอนไซม์- - ดี-กลูโคส พลังงานที่ปล่อยออกมาจากกระบวนการนี้สามารถนำไปใช้ในการสังเคราะห์โปรตีนจากต่างประเทศที่แสดงออกได้
นอกเหนือจากลักษณะโครงสร้างโมเลกุลแล้ว IPTG ยังมีข้อดีหลายประการที่ทำให้เป็นตัวเหนี่ยวนำที่ใช้กันทั่วไป ประการแรก ความสามารถในการละลายน้ำค่อนข้างดี และสามารถเพิ่มลงในอาหารเลี้ยงเชื้อได้อย่างง่ายดาย ประการที่สอง ผลการกระตุ้นต่อเชื้อ Escherichia coli ค่อนข้างอ่อนและไม่ก่อให้เกิดแรงกดดันต่อเซลล์มากเกินไป ซึ่งเป็นประโยชน์ในการยืดอายุขัยของเซลล์ นอกจากนี้การดูดซึมและการใช้ IPTG ในเซลล์ยังค่อนข้างรวดเร็ว ซึ่งสามารถกระตุ้นการแสดงออกของยีนได้ทันท่วงที
2. ความสามารถในการละลาย:
IPTG เป็นของแข็งผลึกไม่มีสีที่สามารถละลายน้ำได้ดี สามารถละลายได้อย่างรวดเร็วที่อุณหภูมิห้องและเกิดเป็นสารละลายโปร่งใส นอกจากนี้ IPTG ยังละลายได้ในตัวทำละลายอินทรีย์บางชนิด เช่น เมทานอล เอธานอล และไดเมทิลซัลฟอกไซด์
3. ความเสถียร:
IPTG ค่อนข้างเสถียรภายใต้สภาวะการทดลองทั่วไป และไม่เสี่ยงต่อการสลายตัวหรือการย่อยสลาย สามารถเก็บไว้ได้นานโดยไม่สูญเสียกิจกรรม อย่างไรก็ตาม ภายใต้สภาวะที่มีอุณหภูมิสูงหรือเป็นกรด IPTG อาจเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส ทำให้สูญเสียความสามารถในการกระตุ้นแลคเตส
4. กระตุ้นแลคเตส:
IPTG เป็นตัวกระตุ้นแลคเตสที่มีประสิทธิภาพ ใน Escherichia coli ส่วนใหญ่แลคเตสเป็นเอนไซม์เมตาบอลิซึมที่สำคัญที่ใช้ในการสลายแลคโตสให้เป็นกลูโคสและกาแลคโตส IPTG มีโครงสร้างคล้ายกับแลคโตสและสามารถจับกับบริเวณการเหนี่ยวนำของแลคเตสและกระตุ้นการถอดรหัสได้ สิ่งนี้ทำให้ IPTG เป็นเครื่องมือสำคัญสำหรับการศึกษาการควบคุมการแสดงออกของยีนและการแสดงออกของโปรตีน
ในแบคทีเรีย โอเปอเรเตอร์แลคโตสเป็นระบบกำกับดูแลที่สำคัญที่สามารถควบคุมการเผาผลาญแลคโตสของแบคทีเรีย เมื่อกลูโคสขาดในเซลล์แบคทีเรีย แลคโตสโอเปอรอนจะถูกกระตุ้นให้สังเคราะห์เอนไซม์ที่สามารถสลายแลคโตสได้
องค์ประกอบของแลคโตสโอเปอเรเตอร์: แลคโตสโอเปอเรเตอร์ประกอบด้วยยีนสามยีน ได้แก่ lacZ, lacY และ lacA ในหมู่พวกเขาการเข้ารหัส lacZ - Galactosidase, lacY เข้ารหัสโปรตีนการซึมผ่าน, lacA เข้ารหัส acetyltransferase ยีนทั้งสามนี้ทำงานร่วมกันเพื่อให้แบคทีเรียสามารถใช้แลคโตสได้
กลไกการออกฤทธิ์ของ IPTG: เมื่อมี IPTG อยู่ก็สามารถโต้ตอบกับได้ - การจับกับกาแลคโตซิเดสช่วยเพิ่มการทำงานของเอนไซม์ การจับนี้เกิดขึ้นได้จากการทำงานร่วมกันระหว่างหมู่กาแลคโตสในโมเลกุล IPTG และ - การจับของศูนย์กลางที่ใช้งานอยู่ของกาแลคโตซิเดสเกิดขึ้นได้ การจับกันนี้จะเพิ่มการทำงานของเอนไซม์ จึงส่งเสริมการสลายแลคโตส
กระบวนการเหนี่ยวนำ: ในสภาพแวดล้อมที่ขาดกลูโคส ยีน lacY และ lacA จะถูกสังเคราะห์ แต่ปริมาณการสังเคราะห์ค่อนข้างน้อย เมื่อ IPTG มีอยู่ก็สามารถโต้ตอบกับได้ - การจับกันของกาแลคโตซิเดสช่วยเพิ่มการทำงานของเอนไซม์ การจับกันนี้จะช่วยกระตุ้นการถอดรหัสของยีน lacY และ lacA ทำให้แบคทีเรียสามารถสังเคราะห์โปรตีนและอะซิติลทรานสเฟอเรสที่ซึมผ่านได้จำนวนมาก เอนไซม์เหล่านี้สามารถส่งเสริมการเผาผลาญแลคโตสของแบคทีเรีย
ปัจจัยที่มีอิทธิพล: ความเข้มข้นของ IPTG จะส่งผลต่อผลการเหนี่ยวนำ IPTG ที่มีความเข้มข้นต่ำสามารถส่งเสริมได้ - การสังเคราะห์กาแลคโตซิเดส แต่ความเข้มข้นสูงของ IPTG อาจส่งผลเป็นพิษต่อเซลล์ นอกจากนี้ ผลการเหนี่ยวนำของ IPTG ยังได้รับอิทธิพลจากปัจจัยต่างๆ เช่น อุณหภูมิ ค่า pH และเวลาการเพาะปลูก
5. ไม่เป็นพิษ:
เมื่อเทียบกับแลคโตส อัตราการเผาผลาญของ IPTG ในเซลล์จะช้ากว่า ดังนั้นจึงมีผลกระทบต่อการเจริญเติบโตของเซลล์และการเผาผลาญน้อยกว่า ทำให้ IPTG เป็นตัวกระตุ้นที่ใช้กันทั่วไปในห้องปฏิบัติการเพื่อควบคุมการแสดงออกของยีนเป้าหมาย
6. การสมัคร:
IPTG ส่วนใหญ่จะนำไปใช้ในด้านต่อไปนี้:
-การแสดงออกของโปรตีน: โดยการใช้ตัวเหนี่ยวนำ IPTG สามารถควบคุมผลผลิตของโปรตีนเป้าหมายในระบบการแสดงออกของโปรตีนรีคอมบิแนนท์ได้ สามารถใช้ในการศึกษากระบวนการทางชีววิทยา เช่น การทำงานของโปรตีน ปฏิสัมพันธ์ และการส่งสัญญาณ ตัวอย่างเช่น จากการทดลองการตกผลึกของโปรตีน สามารถศึกษาโครงสร้างและหน้าที่ของโปรตีนได้ จากการทดลองปฏิสัมพันธ์ระหว่างโปรตีน สามารถศึกษาปฏิสัมพันธ์ระหว่างโปรตีนได้ จากการทดลองการถ่ายโอนสัญญาณ สามารถศึกษาบทบาทของโปรตีนในการถ่ายโอนสัญญาณได้
-การวิจัยการควบคุมยีน: IPTG สามารถจำลองกลไกการชักนำแลคโตสภายในเซลล์ได้ จึงได้ศึกษาเครือข่ายการควบคุมยีนและเส้นทางการส่งสัญญาณ ในการทดลองควบคุมการแสดงออกของยีน IPTG ทำหน้าที่เป็นตัวเหนี่ยวนำและสามารถจับกับครั่ง|ผลิตภัณฑ์ในแลคโตสโอเปอเรเตอร์ ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างและทำให้เกิดแลค|ผลิตภัณฑ์ที่จะออกจากไซต์ที่มีผลผูกพันของโปรโมเตอร์ ดังนั้นจึงเปิดใช้งานการถอดรหัส กลไกการควบคุมการถอดเสียงที่เหนี่ยวนำไม่ได้นี้ทำให้ IPTG มีบทบาทสำคัญในการควบคุมการแสดงออกของยีน ด้วยการควบคุมเวลาเติมและความเข้มข้นของ IPTG จึงสามารถบรรลุการควบคุมการแสดงออกของโปรตีนเป้าหมายได้
-การวิจัยปัจจัยการถอดรหัส: IPTG สามารถใช้เพื่อศึกษาปฏิสัมพันธ์ระหว่างปัจจัยการถอดรหัสและยีนเป้าหมาย ตลอดจนกลไกการควบคุมการทำงานของปัจจัยการถอดรหัส เมื่อรวมกับตัวจำลองแลคเตส IPTG จึงสามารถจำลองกระบวนการควบคุมแลคโตสบนแลคเตสได้ จึงควบคุมการแสดงออกของยีนได้ กลไกการเหนี่ยวนำนี้สามารถนำไปใช้กับการวิจัยปัจจัยการถอดรหัสเพื่อสำรวจบทบาทด้านกฎระเบียบของปัจจัยการถอดรหัสต่อการถอดรหัสยีนที่เฉพาะเจาะจง ตัวอย่างเช่น เวกเตอร์การแสดงออกที่มีปัจจัยการถอดรหัสเป้าหมายสามารถถูกสร้างและบูรณาการเข้ากับโปรโมเตอร์และองค์ประกอบด้านกฎระเบียบที่เหมาะสมในเวกเตอร์การแสดงออก ตามด้วยการเติม IPTG เพื่อกระตุ้นการแสดงออกของปัจจัยการถอดรหัสเป้าหมาย
IPTG เป็นรีเอเจนต์ในห้องปฏิบัติการที่ใช้กันทั่วไปซึ่งมีความสามารถในการละลายและความเสถียรที่ดี สามารถกระตุ้นการแสดงออกของแลคเตส และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านอณูชีววิทยาและพันธุวิศวกรรม เมื่อใช้ IPTG นักวิจัยสามารถสำรวจปัญหาทางชีววิทยาที่สำคัญ เช่น กลไกการควบคุมยีน การแสดงออกของโปรตีน และการทำงานของปัจจัยการถอดรหัส