367-93-1 / 原核表達-IPTG誘導表達原理及實驗步驟

在原核蛋白表達體系中，如E.coli（大腸桿菌表達系統），外源基因通常需要誘導劑的誘導才能進行表達，本文詳細講述了常用誘導劑IPTG 誘導原理，對外源蛋白誘導表達原理以及實驗步驟。

原核生物絕大多數的基因按功能相關性成簇地排列，且密集于染色體上，共同形成一個轉錄單位——操縱子，也稱基因表達的協同單位。E.coli 的乳糖操縱子含Z、Y 及A 三個結構基因，分別編碼β -半乳糖苷酶（β-galactosidase）、通透酶（permease）和乙酰基轉移酶（transacetylase)；此外還有調控基因：操縱序列O（operator）、啟動序列P（promoter）；而I(編碼Lac 阻遏物，Lac repressor)不屬于乳糖操縱子。

乳糖操縱子結構基因

IPTG 誘導原理Lac 阻遏物是一種具有4 個相同亞基的四級結構蛋白，都有一個與誘導劑結合的位點。在沒有乳糖存在時，lac操縱子（元）處于阻遏狀態，Lac阻遏物（即下圖中的阻遏蛋白）能與操縱基因O 結合，阻礙RNA 聚合酶與P序列結合，阻止了轉錄的路徑，從而抑制轉錄啟動。而當有誘導劑（這里指IPTG）存在時，誘導劑可與阻遏蛋白結合，使阻遏蛋白構象發生變化，導致阻遏物從操縱基因O上解離下來，RNA 聚合酶不再受阻礙，啟動子P開始發生轉錄，啟動反應開始發生轉錄。在這個操縱子（元）體系中，真正的誘導劑并非乳糖本身。乳糖進入細胞，經β-半乳糖苷酶催化，轉變為半乳糖——即生理上的誘導劑。而在實驗中，通常選用異丙基硫代半乳糖苷（IPTG）作為誘導劑，IPTG是一種作用極強的誘導劑，不被細菌代謝而十分穩定，因此被實驗室廣泛應用。這種作用極強的誘導劑，不被細菌代謝而十分穩定，因此被實驗室廣泛應用。