Reagente IPTG CAS 367-93-1

Reagente IPTGnos concentramos na tecnologia de síntese orgânica desde 2008. Podemos desenvolver produtos de alta-qualidade, totalmente dependentes de nossa excelente equipe de P&D. IPTG, CAS 367-93-1, estrutura química composta por isopropila - É composta por grupos D-tiogalactosídeo e fosfato. Entre eles, o D-tiogalactósido é um análogo da galactose, no qual o átomo de enxofre substitui o átomo de oxigênio. Esta estrutura especial de glicosídeo permite que o IPTG se ligue ao DNA e induza a expressão gênica. IPTG tem baixa solubilidade em água, mas pode dissolver-se bem em solução salina fisiológica e tampão fosfato. É ácido com valor de pKa de 4,5, que está relacionado ao grupo fosfato em sua estrutura molecular. Não é fácil cristalizar em água pura, mas pode formar cristais em soluções de alta concentração ou quando outros compostos são adicionados. Devido à sua capacidade de induzir a expressão de proteínas bacterianas, o IPTG é sensível a certos microrganismos.

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O método de biossíntese deReagente IPTGgeralmente utiliza a ação catalítica de microrganismos ou enzimas para converter galactose em grupo isopropil- - D-tiogalactosídeo.

Galactose como matéria-prima

Primeiramente é necessário utilizar a galactose como matéria-prima. A galactose é um açúcar de cinco carbonos amplamente presente na natureza e pode ser obtido na forma de xarope ou cristais. Na biossíntese, a galactose é convertida em isopropil por meio de uma série de reações enzimáticas- - D-tiogalactosídeo.

Cultura Microbiana e Metabolismo da Galactose

Em seguida, é necessário selecionar microrganismos apropriados como catalisadores, que normalmente incluem bactérias, leveduras e bolores. Cultive esses microrganismos em um meio de cultura para permitir que cresçam e se reproduzam em condições adequadas. Enquanto isso, a galactose, como nutriente, é consumida pelos microrganismos e metabolizada no intermediário desejado por meio de uma série de reações enzimáticas. O mecanismo de reação específico e a equação química nesta etapa variam dependendo dos tipos de microrganismos e das condições de cultivo.

A reação de isomerização gera grupo isopropil- - D-tiogalactosídeo-5 '- éster fosfato

Sob a ação de enzimas produzidas por microrganismos, os produtos intermediários sofrem reação de isomerização, gerando grupos isopropil- - D-tiogalactosídeo-5 '- éster fosfato. O mecanismo de reação desta etapa é transferir o grupo hidroxila da galactose para o trifosfato de uridina, gerando o grupo isopropil- - D-tiogalactosídeo-5 '- fosfato e uridina difosfato. A equação química específica é a seguinte:

(CH₂OH)₂CHOH-OH + C₃H₇ClN₂O₂S + UDP → (CH₂OH)₂CHOH-O-P(U) + C₁₀H₁₅N₅O₁₀P₂ + C₃H₇N

Grupo de desproteção gera grupo isopropil- - D-tiogalactosídeo

A etapa final é remover o grupo protetor do grupo isopropil- - Conversão de D-tiogalactosil-5 '- éster fosfato no produto alvo isopropil- - D-tiogalactosídeo. Esta etapa geralmente requer o uso de uma solução ácida ou alcalina como catalisador para promover a reação. A equação química específica é a seguinte:

(CH₂OH)₂CHOH-O-P(U) + H₂O → (CH₂OH)₂CHOH-OH + P (i)

Separação e purificação

Usando técnicas de separação e purificação, como extração, adsorção, cromatografia, etc., o produto alvo isopropil é purificado- - D-tiogalactosídeo foi extraído da mistura de reação. O objetivo desta etapa é remover impurezas e melhorar a pureza do produto para atender às necessidades de aplicações práticas.

Reagente IPTGIsopropil- -D-tiogalactosídeo, nome em inglês IPTG. Como indutor de placebo, X-gal é um substrato cromogênico, ambos usados ​​para triagem azul-branca. O IPTG poderia induzir o segmento de DNA do operon lac do vetor Chemicalbook a sintetizar o fragmento amino-terminal da -galactosidase, o que poderia alcançar complementação intragênica (complementação) com a -galactosidase defeituosa codificada pelas células hospedeiras.

1. Preparação de biomateriais:

O IPTG pode ser usado para preparar certos biomateriais, como polissacarídeos, lipossomas, etc. Ao ligar-se a membranas celulares ou proteínas específicas, o IPTG pode promover funções fisiológicas específicas de células ou tecidos, fornecendo novas ferramentas de pesquisa e estratégias terapêuticas para o campo da engenharia biomédica. Por exemplo, ao utilizar IPTG como indutor, pode promover a expressão e secreção de proteínas alvo em bactérias de engenharia ou células de levedura, que podem ser utilizadas para produzir biomateriais com funções específicas.

 

Esses biomateriais podem incluir polissacarídeos, lipossomas, complexos proteicos, etc.
No processo de preparação de biomateriais, o uso de IPTG pode simplificar o processo produtivo, melhorar a eficiência produtiva e reduzir custos de produção. Ao mesmo tempo, a regulação precisa dos níveis de expressão da proteína alvo e das propriedades do biomaterial pode ser alcançada controlando a quantidade e a duração da adição de IPTG.

2. Triagem de drogas:

 

O IPTG é usado principalmente na triagem de drogas para induzir a expressão de genes alvo e rastrear os produtos de expressão dos genes alvo. Especificamente, o IPTG pode servir como indutor de operons de lactose ligando-se a lac|produtos, causando alterações conformacionais do lac|produtos longe do lacO, ativando assim a transcrição e alcançando alta expressão do gene alvo. Durante o processo de triagem azul branco, transformantes sem plasmídeos recombinantes são induzidos por IPTG a formar colônias azuis na presença do substrato cromogênico X-gal.

Quando fragmentos estranhos são inseridos, os fragmentos peptídicos resultantes são perdidos Capacidade complementar: Os recombinantes transformados contendo plasmídeos recombinantes só podem formar Escherichia coli branca em meio de indução cromogénico. Este método de triagem de medicamentos baseado em mudanças de cor desempenha um papel importante no estudo de proteínas relacionadas a doenças específicas e na busca de novos alvos de medicamentos.

3. Pesquisa genética:

 

O IPTG é frequentemente usado como ferramenta molecular na pesquisa genética. Ao ligar-se a uma sequência genética específica, o IPTG pode regular o nível de expressão desse gene, estudando assim a sua relação com fenótipos ou doenças específicas.
Na pesquisa genética, o IPTG é usado principalmente como indutor e pode simular o efeito de indução da lactose na lactase. Geralmente é usado para induzir a expressão de genes exógenos, especialmente em biologia molecular e pesquisas em engenharia genética.
Ao usar IPTG, ele se liga a genes alvo em hospedeiros de expressão como Escherichia coli. Ao construir o gene alvo com promotores e elementos reguladores apropriados no vetor de expressão, ele pode produzir proteínas em células de Escherichia coli. Este efeito induzido é de grande importância para o estudo da função genética, interações proteicas e desenvolvimento de novos medicamentos e biomateriais.

Além disso, o IPTG também pode ser usado como indutor em experimentos de cristalização de proteínas para promover a cristalização de proteínas. Seu mecanismo de ação é alterar a conformação das proteínas, ligando-se às regiões hidrofóbicas das proteínas, promovendo assim a agregação e a cristalização entre as moléculas proteicas.

Este processo de agregação e cristalização é reversível, portanto a cristalização da proteína pode ser induzida pela adição de IPTG, ou os cristais de proteína podem ser dissolvidos pela remoção do IPTG.

4. Aplicação agrícola:

 

Em aplicações agrícolas,Reagente IPTGcomo um novo tipo de biopesticida, tem efeitos específicos de herbicidas. Pode interferir no metabolismo normal da galactose nas plantas, afetando assim o seu crescimento normal. Este método de interferência é mais sensível a algumas ervas daninhas, portanto, o uso do IPTG pode efetivamente remover ervas daninhas sem prejudicar as colheitas. Enquanto isso, como o IPTG é um novo tipo de biopesticida, ele tem melhor compatibilidade ambiental e maior segurança para humanos e animais em comparação com os pesticidas químicos tradicionais. Portanto, o IPTG tem amplas perspectivas de aplicação em aplicações agrícolas.

Potencial interferência na regulação da expressão gênica

 

Indução não específica

O IPTG, como indutor, possui certa especificidade em sua ação, mas em alguns casos pode ocorrer indução inespecífica. O IPTG não só induz a expressão de genes alvo, mas também pode afetar a expressão de outros genes dentro das células. Isto pode ser devido ao fato de que após o IPTG se ligar à proteína repressora, ele altera a conformação e a função da proteína repressora, fazendo com que ela tenha certos efeitos sobre outros operons, aliviando assim a inibição da expressão gênica não-alvo.

A indução não específica pode levar a alterações nos perfis de expressão proteica intracelular, produzindo proteínas inesperadas que não só interferem na análise e julgamento dos resultados experimentais, mas também podem ter efeitos adversos nas funções fisiológicas normais das células. Por exemplo, em alguns experimentos de expressão proteica, após indução com IPTG, além de detectar um aumento na expressão da proteína alvo, também foi encontrada regulação positiva da expressão de algumas outras proteínas desconhecidas. Essas proteínas expressas não{2}}específicas podem interferir na purificação e nos estudos funcionais da proteína alvo.

Irreversibilidade da Expressão Induzida

Em circunstâncias normais, após a remoção do indutor, a expressão genética deverá retornar ao seu nível pré-indução. No entanto, estudos demonstraram que a expressão genética induzida por IPTG pode ter um certo grau de irreversibilidade. Uma vez utilizado o IPTG para induzir a expressão genética, mesmo que o IPTG seja removido, o nível de expressão genética ainda pode permanecer num nível elevado e não pode ser restaurado ao nível basal antes da indução.

Essa irreversibilidade pode ser devida a alterações intracelulares de longo prazo induzidas pelo IPTG, como alterações na estrutura da cromatina e modificações nos fatores de transcrição, que mantêm um alto nível de atividade transcricional do gene. A irreversibilidade da expressão induzida pode causar grandes dificuldades em experimentos, especialmente em experimentos que requerem regulação precisa dos níveis de expressão gênica, o que pode levar a resultados experimentais imprecisos e não reprodutíveis.

Com base na sua estrutura molecular estável e atividade indutora confiável, o IPTG tornou-se um reagente indispensável em laboratórios de biologia molecular em todo o mundo. É amplamente utilizado na expressão de proteínas recombinantes, pesquisa de função genética e experimentos de engenharia microbiana, proporcionando efeitos de indução estáveis ​​para pesquisa científica e produção industrial. Nosso foco-de longo prazo na tecnologia de síntese orgânica e no rigoroso controle de qualidade garantem que nossos produtos IPTG mantenham alta pureza, estabilidade e consistência, atendendo efetivamente aos exigentes requisitos de experimentos científicos e aplicações industriais.

Apoiados por uma equipe profissional de P&D, continuamos a otimizar os processos de síntese e a melhorar o desempenho dos produtos para melhor atender pesquisadores e fabricantes globais. Com seu mecanismo de ação claro, propriedades estáveis ​​e ampla aplicabilidade, o IPTG continuará sendo um reagente essencial na pesquisa em ciências biológicas, e continuaremos a fornecer produtos de alta-qualidade e suporte técnico profissional para o avanço da biotecnologia.

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