إيبتجهو مركب غير طبيعي يحتوي على مجموعة الأيزوبروبيل والجلاكتوز. صيغته الجزيئية هي C9H18O5S، مع وزن جزيئي نسبي يبلغ 238.30. IPTG قابل للذوبان في الماء وله ثبات عالي. في علم الأحياء، يستخدم IPTG بشكل رئيسي كمحفز ويمكن أن يحفز - نشاط الجالاكتوزيداز. IPTG (الأيزوبروبيل) - D-thiogalactoside هو كاشف مختبري شائع الاستخدام على نطاق واسع في مجالات البيولوجيا الجزيئية والهندسة الوراثية. وهو مركب صناعي له بنية مشابهة لللاكتوز الطبيعي، ولكن بخصائص كيميائية مختلفة.
(رابط المنتج 1:https٪3a٪2f٪2fwww.bloomtechz.com٪2fsynthetic-chemical٪2fapi-researching-only٪2fiptg-reagent-cas٪7b٪7b5٪7d٪7d.html )
(رابط المنتج 1:https٪3a٪2f٪2fwww.bloomtechz.com٪2fsynthetic-chemical٪2fapi-researching-only٪2fiptg-powder-cas٪7b٪7b5٪7d٪7d.html )
1. التركيب الجزيئي:
الصيغة الكيميائية لـ IPTG هي C9H18O5S، CAS 367-93-1، والوزن الجزيئي النسبي هو 238.30 جم / مول. يرتبط هيكلها بواسطة مجموعة الأيزوبروبيل بـ - يشكل موضع C1 لـ D-thiogalactoside رابطة إستر. يمكّن هذا الهيكل IPTG من محاكاة التأثير التعريفي لللاكتوز على اللاكتاز.
يتكون تركيبه الجزيئي بشكل رئيسي من الأجزاء التالية:
جزء السكر: جزء السكر من IPTG هو - D-جالاكتوز، على غرار ثيوجالاكتوز، ويتم التعرف عليه أيضًا بواسطة الجالاكتوزيداز في الإشريكية القولونية.
شاردة الثيوجالاكتوسيل: على عكس الجالاكتوز العادي، يتم استبدال شاردة الجالاكتوسيل في IPTG بذرات الكبريت، مما يسمح بتعديل IPTG كيميائيًا بواسطة الإشريكية القولونية - يتعرف الجالاكتوزيداز ويعمل كركيزة له.
مجموعة الأيزوبروبيل: الجزء الآخر من IPTG هو مجموعة الأيزوبروبيل، مما يقلل من ذوبان IPTG في الماء ويسهل تغلغله في زراعة الخلايا.
من حيث التركيب الجزيئي، فإن الركيزة من IPTG وgalactosidase - D-galactoside (G1P) متشابهة، باستثناء أنه يتم إضافة ذرة الكبريت إلى جزء galactoside. عندما يتم تناول IPTG بواسطة الخلايا، يمكن أن يكون بمثابة - ركيزة الجالاكتوزيداز، التي تنقسم إلى مجموعات ثيوجالاكتوز وأيزوبروبيل تحت تأثير إنزيم - - D-الجلوكوز. يمكن استخدام الطاقة المنطلقة من هذه العملية لتخليق البروتينات الأجنبية المعبر عنها.
بالإضافة إلى خصائص تركيبه الجزيئي، يتمتع IPTG أيضًا بالعديد من المزايا التي تجعله محفزًا شائع الاستخدام. أولاً، ذوبانه في الماء جيد نسبياً ويمكن إضافته بسهولة إلى وسط الاستزراع. ثانيًا، تأثيره المحفز على الإشريكية القولونية خفيف نسبيًا ولا يسبب ضغطًا كبيرًا على الخلايا، وهو أمر مفيد لإطالة عمر الخلايا. وبالإضافة إلى ذلك، فإن امتصاص واستخدام IPTG في الخلايا يكون سريعًا نسبيًا، مما يمكن أن يؤدي إلى التعبير الجيني في الوقت المناسب
2. الذوبان:
IPTG عبارة عن مادة صلبة بلورية عديمة اللون ذات قابلية جيدة للذوبان في الماء. يمكن أن يذوب بسرعة في درجة حرارة الغرفة ويشكل محلولًا شفافًا. بالإضافة إلى ذلك، IPTG قابل للذوبان أيضًا في بعض المذيبات العضوية، مثل الميثانول والإيثانول وثنائي ميثيل سلفوكسيد.
3. الاستقرار:
IPTG مستقر نسبيًا في ظل الظروف التجريبية التقليدية وليس عرضة للتحلل أو التدهور. ويمكن تخزينه لمدة طويلة دون أن يفقد نشاطه. ومع ذلك، في ظل درجات الحرارة المرتفعة أو الظروف الحمضية، قد يخضع IPTG لتفاعلات التحلل المائي، مما يؤدي إلى فقدان قدرته على تحفيز اللاكتاز.
4. تحفيز اللاكتاز:
IPTG هو محفز فعال لللاكتاز. في معظم الإشريكية القولونية، يعد اللاكتاز إنزيمًا استقلابيًا مهمًا يستخدم لتكسير اللاكتوز إلى جلوكوز وجلاكتوز. يحتوي IPTG على بنية مشابهة للاكتوز ويمكنه الارتباط بموقع تحريض اللاكتاز وتنشيط نسخه. وهذا يجعل IPTG أداة مهمة لدراسة تنظيم التعبير الجيني وتعبير البروتين.
في البكتيريا، تعد أوبرونات اللاكتوز نظامًا تنظيميًا مهمًا يمكنه تنظيم عملية التمثيل الغذائي البكتيري لللاكتوز. عندما ينقص الجلوكوز في الخلايا البكتيرية، يتم حث مشغلات اللاكتوز على تصنيع إنزيمات قادرة على تحطيم اللاكتوز.
تركيب أوبونات اللاكتوز: يتكون أوبون اللاكتوز من ثلاثة جينات، وهي lacZ، وlacY، وlacA. من بينها، تشفير lacZ - Galactosidase، lacY يشفر بروتين النفاذية، lacA يشفر أسيتيل ترانسفيراز. تعمل هذه الجينات الثلاثة معًا لتمكين البكتيريا من الاستفادة من اللاكتوز.
آلية عمل IPTG: عند وجود IPTG، فإنه يمكن أن يتفاعل مع - ارتباط الجالاكتوزيداز يعزز نشاط الإنزيم. يتم تحقيق هذا الارتباط من خلال التفاعل بين مجموعة الجالاكتوز في جزيء IPTG و - يتم تحقيق الارتباط بالمركز النشط للجلاكتوزيداز. يزيد هذا الارتباط من نشاط الإنزيم، وبالتالي يعزز تحلل اللاكتوز.
عملية الحث: في بيئة تفتقر إلى الجلوكوز، يتم تصنيع جينات lacY و lacA، ولكن كمية التوليف صغيرة نسبيًا. عند وجود IPTG، فإنه يمكن أن يتفاعل مع - ارتباط الجالاكتوزيداز يعزز نشاط الإنزيم. يحفز هذا الارتباط نسخ جينات lacY وlacA، مما يسمح للبكتيريا بتخليق عدد كبير من بروتينات النفاذية وناقلات الأسيتيل. يمكن لهذه الإنزيمات تعزيز عملية التمثيل الغذائي البكتيري لللاكتوز.
العوامل المؤثرة: سيؤثر تركيز IPTG على تأثير الحث. يمكن أن يؤدي التركيز المنخفض من IPTG إلى تعزيز تخليق الجالاكتوزيداز، ولكن التركيزات العالية من IPTG يمكن أن يكون لها تأثيرات سامة على الخلايا. بالإضافة إلى ذلك، يتأثر التأثير التعريفي لـ IPTG أيضًا بعوامل مثل درجة الحرارة وقيمة الرقم الهيدروجيني ووقت الزراعة.
5. عدم السمية:
بالمقارنة مع اللاكتوز، فإن معدل استقلاب IPTG في الخلايا أبطأ، لذلك يكون له تأثير أقل على نمو الخلايا والتمثيل الغذائي. وهذا يجعل IPTG محفزًا شائع الاستخدام في المختبر للتحكم في التعبير عن الجينات المستهدفة.
6. التطبيق:
يتم تطبيق IPTG بشكل رئيسي في الجوانب التالية:
- التعبير البروتيني: باستخدام محفزات IPTG، يمكن التحكم في إنتاج البروتينات المستهدفة في نظام التعبير البروتيني المؤتلف. ويمكن استخدامه لدراسة العمليات البيولوجية مثل وظيفة البروتين، والتفاعل، ونقل الإشارة. على سبيل المثال، من خلال تجارب تبلور البروتين، يمكن دراسة بنية ووظيفة البروتينات؛ من خلال تجارب تفاعل البروتين، يمكن دراسة التفاعل بين البروتينات؛ من خلال تجارب نقل الإشارة، يمكن دراسة دور البروتينات في نقل الإشارة.
-أبحاث تنظيم الجينات: يستطيع IPTG محاكاة آلية تحريض اللاكتوز داخل الخلايا، وبالتالي دراسة شبكات تنظيم الجينات ومسارات نقل الإشارة. في تجارب تنظيم التعبير الجيني، يعمل IPTG كمحفز ويمكن أن يرتبط بـ lac|المنتجات في مشغلات اللاكتوز، مما يؤدي إلى تغييرات متعلق بتكوينه ويسبب لاك|المنتجات لمغادرة الموقع الملزم للمروج، وبالتالي تفعيل النسخ. آلية التنظيم النسخي المحفزة هذه تجعل IPTG يلعب دورًا مهمًا في تنظيم التعبير الجيني. من خلال التحكم في وقت الإضافة وتركيز IPTG، يمكن تحقيق تنظيم التعبير البروتيني المستهدف.
-أبحاث عامل النسخ: يمكن استخدام IPTG لدراسة التفاعل بين عوامل النسخ وجيناتها المستهدفة، بالإضافة إلى آليات التنظيم الوظيفية لعوامل النسخ. من خلال الجمع مع ناسخ اللاكتاز، يمكن لـ IPTG محاكاة العملية التنظيمية لللاكتوز على اللاكتاز، وبالتالي التحكم في التعبير الجيني. يمكن تطبيق آلية الحث هذه على أبحاث عامل النسخ لاستكشاف الدور التنظيمي لعوامل النسخ في نسخ جينات معينة. على سبيل المثال، يمكن إنشاء ناقل تعبير يحتوي على عامل النسخ المستهدف ودمجه مع المروجين المناسبين والعناصر التنظيمية في ناقل التعبير، متبوعًا بإضافة IPTG للحث على التعبير عن عامل النسخ المستهدف.
IPTG هو كاشف مختبري شائع الاستخدام ذو قابلية ذوبان واستقرار جيدين. يمكن أن يحفز التعبير عن اللاكتاز ويستخدم على نطاق واسع في مجالات البيولوجيا الجزيئية والهندسة الوراثية. باستخدام IPTG، يمكن للباحثين استكشاف القضايا البيولوجية الهامة مثل آليات تنظيم الجينات، والتعبير البروتيني، ووظيفة عامل النسخ.