Isopropiltiogalactósido

Qué es el isopropiltiogalactósido

El isopropiltiogalactósido, cuyo nombre completo es isopropil-β-D-1-tiogalactopiranósido, es un galactósido: una molécula de galactosa unida a otro grupo químico. Su rasgo distintivo está en el prefijo tio-. En el punto donde un azúcar corriente llevaría un átomo de oxígeno, el IPTG tiene uno de azufre, y ese detalle resulta decisivo, porque las enzimas de la bacteria no consiguen romper el enlace con azufre. El reactivo no se degrada ni se consume, de modo que su concentración permanece estable a lo largo del experimento.

Por su forma, el IPTG se asemeja lo bastante a la alolactosa, un derivado de la galactosa y la lactosa, como para que la maquinaria bacteriana lo reconozca. La diferencia está en lo que ocurre después: la célula no puede usarlo como alimento y se limita a reaccionar a su presencia.

Cómo funciona: la inducción del operón lac

El operón lac es un conjunto de genes de Escherichia coli que codifican las proteínas necesarias para aprovechar la lactosa. En ausencia de este azúcar, una proteína denominada represor se ancla a una región del ADN, el operador, y bloquea la lectura de esos genes. Al aparecer el inductor, ya sea la alolactosa o, en el laboratorio, el IPTG, este se une al represor y modifica su forma; el represor se desprende del operador y deja el camino libre a la ARN polimerasa para transcribir los genes.

François Jacob y Jacques Monod describieron este mecanismo a comienzos de los años sesenta. Fue el primer modelo detallado de cómo una célula enciende y apaga sus genes según las condiciones del medio, y su estudio del operón les valió, junto a André Lwoff, el Premio Nobel de 1965. El IPTG terminó siendo la llave química preferida para accionar ese interruptor a voluntad, ya que permite fijar el momento y la intensidad de la inducción.

Para qué se usa en el laboratorio

El IPTG tiene dos usos principales. El primero es la obtención de proteínas recombinantes. El gen que se desea fabricar se inserta en un plásmido, detrás de un promotor gobernado por el represor lac, y se introduce en bacterias. Al añadir IPTG al cultivo en el momento adecuado, se dispara la síntesis de la proteína, que la bacteria produce en abundancia. Sobre este principio se apoya la producción en laboratorio de numerosas proteínas de interés biomédico, desde enzimas hasta hormonas.

El segundo uso es la selección de colonias por el método azul-blanco. Combinado con un compuesto llamado X-gal, el IPTG permite reconocer a simple vista qué bacterias han incorporado el fragmento de ADN buscado: las colonias que fabrican la enzima betagalactosidasa degradan el X-gal y se tiñen de azul, mientras que aquellas en las que la inserción ha interrumpido el gen de esa enzima quedan blancas. El color indica el resultado de la clonación.

Preguntas frecuentes

¿Qué significan las siglas IPTG?

Corresponden a su nombre en inglés, isopropyl β-D-1-thiogalactopyranoside. En español se traduce como isopropil-β-D-1-tiogalactopiranósido, del que deriva la forma abreviada isopropiltiogalactósido.

¿Por qué se usa IPTG y no directamente lactosa?

Porque el IPTG no se degrada. La lactosa y la alolactosa se consumen a medida que la bacteria las metaboliza, así que su concentración baja y la inducción decae. El IPTG, al no poder ser aprovechado como nutriente, mantiene su nivel constante y ofrece un control mucho más fiable y reproducible del experimento.

¿El IPTG se usa en pacientes?

No. Es un reactivo de investigación, no un medicamento. Su papel se limita al trabajo de laboratorio en microbiología y biología molecular; ninguna de sus aplicaciones es un tratamiento para personas.

Referencias

1. National Center for Biotechnology Information (NCBI/NIH). Genetics, Inducible Operon - StatPearls.
2. Scientific Reports (Nature). A self-inducible heterologous protein expression system in Escherichia coli.
3. World Journal of Microbiology and Biotechnology (NCBI). Mechanistic aspects of IPTG transport across the cytoplasmic membrane of Escherichia coli.
4. Applied Microbiology and Biotechnology (NCBI). Tunable recombinant protein expression in E. coli.