IPTGadalah senyawa tidak alami dengan gugus isopropil dan galaktosa. Rumus molekulnya adalah C9H18O5S, dengan berat molekul relatif 238,30. IPTG larut dalam air dan memiliki stabilitas tinggi. Dalam biologi, IPTG terutama digunakan sebagai penginduksi dan dapat menginduksi - Aktivitas galaktosidase. IPTG (isopropil) - D-tiogalaktosida adalah reagen laboratorium yang umum digunakan dalam bidang biologi molekuler dan rekayasa genetika. Ini adalah senyawa yang disintesis secara artifisial dengan struktur yang mirip dengan laktosa alami, tetapi dengan sifat kimia yang berbeda.
(Tautan produk 1:https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/api-researching-only/iptg-reagent-cas-367-93-1.html )
(Tautan produk 1:https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/api-researching-only/iptg-powder-cas-367-93-1.html )
1. Struktur molekul:
Rumus kimia IPTG adalah C9H18O5S, CAS 367-93-1, dan berat molekul relatifnya adalah 238,30 g/mol. Strukturnya dihubungkan oleh gugus isopropil ke - Posisi C1 D-tiogalaktosida membentuk ikatan ester. Struktur ini memungkinkan IPTG untuk mensimulasikan efek induksi laktosa pada laktase.
Struktur molekulnya terutama terdiri dari bagian-bagian berikut:
Bagian gula: Bagian gula IPTG adalah - D-galaktosa, mirip dengan tiogalaktosa, juga dikenali oleh galaktosidase Escherichia coli.
Bagian tiogalaktosil: Berbeda dengan galaktosa biasa, bagian galaktosil IPTG digantikan oleh atom belerang, yang memungkinkan IPTG dimodifikasi secara kimia oleh E. coli - Galaktosidase mengenali dan berfungsi sebagai substratnya.
Gugus isopropil: Bagian lain dari IPTG adalah gugus isopropil, yang mengurangi kelarutan IPTG dalam air dan memfasilitasi permeasinya dalam kultur sel.
Dari segi struktur molekul, substrat IPTG dan galaktosidase - D-galaktosida (G1P) serupa, hanya saja ditambahkan atom belerang pada bagian galaktosida. Ketika IPTG diambil oleh sel, ia dapat bertindak sebagai - Substrat galaktosidase, yang terpecah menjadi gugus tiogalaktosa dan isopropil di bawah aksi enzim- - D-glukosa. Energi yang dilepaskan oleh proses ini dapat digunakan untuk mensintesis protein asing yang diekspresikan.
Selain karakteristik struktur molekulnya, IPTG juga memiliki beberapa keunggulan yang menjadikannya sebagai penginduksi yang umum digunakan. Pertama, kelarutannya dalam air relatif baik dan mudah ditambahkan ke media budidaya. Kedua, efek penginduksiannya terhadap Escherichia coli relatif ringan dan tidak menimbulkan terlalu banyak tekanan pada sel, sehingga bermanfaat untuk memperpanjang umur sel. Selain itu, penyerapan dan pemanfaatan IPTG dalam sel relatif cepat sehingga dapat memicu ekspresi gen secara tepat waktu
2. Kelarutan:
IPTG adalah padatan kristal tidak berwarna dengan kelarutan yang baik dalam air. Ia dapat dengan cepat larut pada suhu kamar dan membentuk larutan transparan. Selain itu, IPTG juga larut dalam beberapa pelarut organik, seperti metanol, etanol, dan dimetil sulfoksida.
3. Stabilitas:
IPTG relatif stabil dalam kondisi percobaan konvensional dan tidak rentan terhadap dekomposisi atau degradasi. Dapat disimpan dalam waktu lama tanpa kehilangan aktivitasnya. Namun, pada suhu tinggi atau kondisi asam, IPTG dapat mengalami reaksi hidrolisis, menyebabkan IPTG kehilangan kemampuannya untuk menginduksi laktase.
4. Menginduksi laktase:
IPTG merupakan penginduksi laktase yang efektif. Pada sebagian besar Escherichia coli, laktase merupakan enzim metabolik penting yang digunakan untuk memecah laktosa menjadi glukosa dan galaktosa. IPTG memiliki struktur yang mirip dengan laktosa dan dapat berikatan dengan tempat induksi laktase dan mengaktifkan transkripsinya. Hal ini menjadikan IPTG alat penting untuk mempelajari regulasi ekspresi gen dan ekspresi protein.
Pada bakteri, operon laktosa merupakan sistem pengaturan penting yang dapat mengatur metabolisme laktosa bakteri. Ketika sel bakteri kekurangan glukosa, operon laktosa diinduksi untuk mensintesis enzim yang mampu memecah laktosa.
Komposisi operon laktosa: Operon laktosa tersusun atas tiga gen yaitu lacZ, lacY, dan lacA. Diantaranya, pengkodean lacZ - Galactosidase, lacY mengkodekan protein permeabilitas, lacA mengkode asetiltransferase. Ketiga gen ini bekerja sama untuk memungkinkan bakteri memanfaatkan laktosa.
Mekanisme kerja IPTG: Jika IPTG ada, ia dapat berinteraksi dengan - Pengikatan galaktosidase meningkatkan aktivitas enzim. Pengikatan ini dicapai melalui interaksi antara gugus galaktosa dalam molekul IPTG dan - Pengikatan pusat aktif galaktosidase tercapai. Pengikatan ini meningkatkan aktivitas enzim, sehingga mendorong pemecahan laktosa.
Proses induksi: Dalam lingkungan yang kekurangan glukosa, gen lacY dan lacA disintesis, tetapi jumlah sintesisnya relatif kecil. Ketika IPTG ada, ia dapat berinteraksi dengan - Pengikatan galaktosidase meningkatkan aktivitas enzim. Pengikatan ini merangsang transkripsi gen lacY dan lacA, memungkinkan bakteri mensintesis sejumlah besar protein permeabilitas dan asetiltransferase. Enzim ini dapat meningkatkan metabolisme bakteri laktosa.
Faktor yang mempengaruhi: Konsentrasi IPTG akan mempengaruhi efek induksi. Konsentrasi IPTG yang rendah dapat mendorong - Sintesis galaktosidase, tetapi IPTG konsentrasi tinggi dapat menimbulkan efek toksik pada sel. Selain itu, efek induksi IPTG juga dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti suhu, nilai pH, dan waktu budidaya.
5. Tidak beracun:
Dibandingkan dengan laktosa, laju metabolisme IPTG dalam sel lebih lambat sehingga berdampak lebih kecil terhadap pertumbuhan dan metabolisme sel. Hal ini menjadikan IPTG sebagai penginduksi yang umum digunakan di laboratorium untuk mengontrol ekspresi gen target.
6. Aplikasi:
IPTG terutama diterapkan pada aspek-aspek berikut:
-Ekspresi protein: Dengan menggunakan penginduksi IPTG, hasil protein target dalam sistem ekspresi protein rekombinan dapat dikontrol. Ini dapat digunakan untuk mempelajari proses biologis seperti fungsi protein, interaksi, dan transduksi sinyal. Misalnya melalui eksperimen kristalisasi protein, struktur dan fungsi protein dapat dipelajari; Melalui eksperimen interaksi protein, interaksi antar protein dapat dipelajari; Melalui eksperimen transduksi sinyal, peran protein dalam transduksi sinyal dapat dipelajari.
-Penelitian regulasi gen: IPTG dapat mensimulasikan mekanisme induksi laktosa di dalam sel, sehingga mempelajari jaringan regulasi gen dan jalur transduksi sinyal. Dalam percobaan regulasi ekspresi gen, IPTG berfungsi sebagai penginduksi dan dapat berikatan dengan lac|produk dalam operon laktosa, menginduksi perubahan konformasi dan menyebabkan lac|produk meninggalkan situs pengikatan promotor, sehingga mengaktifkan transkripsi. Mekanisme regulasi transkripsional yang dapat diinduksi ini menjadikan IPTG berperan penting dalam regulasi ekspresi gen. Dengan mengontrol waktu penambahan dan konsentrasi IPTG, regulasi ekspresi protein target dapat tercapai.
-Penelitian faktor transkripsi: IPTG dapat digunakan untuk mempelajari interaksi antara faktor transkripsi dan gen targetnya, serta mekanisme regulasi fungsional faktor transkripsi. Dengan menggabungkan dengan replikator laktase, IPTG dapat mensimulasikan proses pengaturan laktosa pada laktase, sehingga mengontrol ekspresi gen. Mekanisme induksi ini dapat diterapkan pada penelitian faktor transkripsi untuk mengeksplorasi peran regulasi faktor transkripsi pada transkripsi gen tertentu. Misalnya, vektor ekspresi yang mengandung faktor transkripsi target dapat dibuat dan diintegrasikan dengan elemen promotor dan pengatur yang sesuai ke dalam vektor ekspresi, diikuti dengan penambahan IPTG untuk menginduksi ekspresi faktor transkripsi target.
IPTG merupakan reagen laboratorium yang umum digunakan dengan kelarutan dan stabilitas yang baik. Ini dapat menginduksi ekspresi laktase dan banyak digunakan dalam bidang biologi molekuler dan rekayasa genetika. Dengan menggunakan IPTG, peneliti dapat mengeksplorasi isu-isu biologis penting seperti mekanisme regulasi gen, ekspresi protein, dan fungsi faktor transkripsi.