异丙基-beta-D-硫代半乳糖吡喃糖苷(IPTG)

 IPTG介绍

 IPTG是β–半乳糖苷酶的活性诱导物质。蓝白斑筛选中，IPTG作为安慰性诱导物诱导细菌内的蛋白表达，X-gal作为生色底物。其原理为IPTG可诱导载体Lac操纵子DNA区段合成β-半乳糖苷酶氨基端片段，该片段可与宿主细胞编码的缺陷型β-半乳糖苷酶实现基因内互补（α互补），实现α互补的细菌铺在含有X-gal生色底物的培养基上，可形成蓝色菌落；而外源DNA插入质粒的多克隆位点后，可破坏α互补作用，培养基上将长出白色菌落。IPTG也是常用的基因工程中重组蛋白表达的诱导剂。

IPTG的诱导原理

（1）在原核蛋白表达体系中，如 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及一个调控基因I。I基因编码一种阻遏蛋白（Lac阻遏物，不属于乳糖操纵子），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 。

（2）Lac 阻遏物是一种具有 4 个相同亚基的四级结构蛋白，都有一个与诱导剂结合的位点。 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，转变为半乳糖——即生理上的诱导剂。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、RNA 聚合酶不再受阻碍，启动子P 开始发生转录，启动反应开始发生转录。

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。