IPTG诱导原理：
在原核蛋白表达体系中，如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、渗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及一个调控基因I。I基因编码一种阻遏蛋白（Lac阻遏物，不属于乳糖操纵子），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 。
Lac 阻遏物是一种具有 4 个相同亚基的四级结构蛋白，都有一个与诱导剂结合的位点。 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，抑制转录启动。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，转变为半乳糖——即生理上的诱导剂。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、RNA 聚合酶不再受阻碍，启动子P 开始发生转录，启动反应开始发生转录。
乳糖操纵子结构基因
作用：
诱导外源基因的表达，普遍应用于原核表达系统，使其表达量增高，产物稳定，具有易鉴定，易纯化的优点。在原核蛋白表达体系中，如 E.coli（大肠杆菌表达系统），外源基因通常需要诱导剂的诱导才能进行表达。
当pUC系列的载体DNA（或其他带有LacZ基因载体DNA）以LacZ 缺失细胞为宿主进行转化时、或用M13噬菌体的载体DNA进行转染时，如果在平板培养基中加入X–gal和IPTG，由于β–半乳糖苷酶的α–互补性，可以根据是否呈现白色菌落（或噬菌斑）而方便地挑选出基因重组体。此外，IPTG还可以作为具有Lac或Tac等启动子的表达载体的表达诱导物使用。
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