【资源】原核表达-IPTG诱导原理 及 一些疑问

最近在做原核的诱导表达，现对原核表达IPTG诱导原理进行总结，同时在一楼也有一些问题，欢迎大家拍砖！！！

乳糖（Lac）操纵子（operator）学说：当葡萄糖和乳糖同时存在时，细菌优先利用葡糖糖，当葡萄糖利用完以后，细菌经历一个生长停滞期，开始利用乳糖，细菌会出现“二次生产曲线”。

乳糖操纵子的基因表达受 阻碍蛋白 和 CAP（分解代谢产物的

激活蛋白，又称CRP，cAMP receptor protein）的双重调控。

乳糖操纵子的结构：

其中Plac I 和 Tlac I分别为编码乳糖抑制物蛋白的启动子和终止子，“i”代表inhibitor其结构也可简化为：

首先讲下阻碍蛋白的调控原理：当培养基中无乳糖时，阻碍蛋白与操纵子O结合，阻断了RNA聚合酶与启动子P的进一步反应。

而IPTG能与阻碍蛋白结合，使转录反应进一步发生

CAP的调控原理：可加强转录活性，细菌才能合成足够的酶来利用乳糖

葡萄糖→ →降解产物（能抑制腺苷酸环化酶活性）

ATP → →cAMP（需腺苷酸环化酶）

上述两个反应导致：葡萄糖存在时，cAMP浓度低；仅在葡萄糖消耗完毕时, cAMP浓度增高，CAP-cAMP 复合物形成（结合于lac operon CAP结合位点)，才会促进转录；

同时附上其具体的诱导原理：

1. 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、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及一个调节 基因I。I基因编码一种阻遏蛋白，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.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，抑制转录起动。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，转变为异乳糖。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、发生转录。

异丙基硫代半乳糖苷（IPTG）的作用与异乳糖相同，是一 种作用极强的诱导剂，不被细菌代谢而十分稳定，因此被实验室广泛应用。