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X-gal

化合物

X-gal（亦可缩写BCIG，为5 -溴-4 -氯-3 -吲哚基-β-D-吡喃半乳糖苷）是一种由半乳糖连接取代吲哚所组成的有机化合物。于1964年，由杰罗姆·霍维茨和在密歇根州底特律的合作者共同开发出合成方法。[1] 正式的化学名称经常为了少去麻烦的短语而缩短到不准确，例如：bromochloroindoxyl半乳糖苷。这个X 吲哚酚很可能是来自X-gal收缩源中的X。X-gal多应用于分子生物学中测试β-半乳糖苷酶。它也被用来检测组织化学和细菌学各种酶的活性。X-gal可以透过许多吲哚酚糖苷和酯，经由酶催化水解产生类似于靛蓝色且不溶的蓝色化合物。[2]

X-gal
IUPAC名
5-bromo-4-chloro-3-indolyl-β-D-galactopyranoside
识别
CAS号 7240-90-6  checkY
PubChem 65181
ChemSpider 58680
SMILES
 
  • Brc3ccc2c(c(O[C@@H]1O[C@@H]([C@H](O)[C@H](O)[C@H]1O)CO)cn2)c3Cl
InChI
 
  • 1/C14H15BrClNO6/c15-5-1-2-6-9(10(5)16)7(3-17-6)22-14-13(21)12(20)11(19)8(4-18)23-14/h1-3,8,11-14,17-21H,4H2/t8-,11+,12+,13-,14-/m1/s1
InChIKey OPIFSICVWOWJMJ-AEOCFKNEBZ
ChEBI 75055
MeSH X-gal
性质
化学式 C14H15BrClNO6
摩尔质量 408.629 g·mol⁻¹
若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。

用途

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X-gal的是一个模拟的乳糖，因此可以借由β-半乳糖苷酶来对裂解D-乳糖中的β-糖苷键中来进行水解。X-gal当由β-半乳糖苷酶裂解，则会产生半乳糖和5-溴-4-氯-3-羟基吲哚。后者然后自发地二聚化并氧化成5,5'-二溴-4,4'-二氯靛蓝，此化合物为一种不溶性的深蓝色产物。X-gal的本身是无色，但产生的产物为明显的蓝色，因此可被用作测定是否有β-半乳糖苷酶的存在。这种容易识别β-半乳糖苷酶的基因（在lacZ启动要使用的基因）的所产生的酶是否具有活性被用来当成报导基因的应用。[3]

反应

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复制(克隆)

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在基因的复制中，X-gal的被用作于蓝/白筛的测试中，此测试为表现出细胞中之β-半乳糖苷酶是否具有活性。这种筛选方法是区别出基因复制成功的产物与失败品的一种相当便捷的方式。

在蓝/白筛选的方法中，宿主大肠杆菌菌株携带包含ω-肽的LacZ基因缺失突变体（lacZΔM15 )，而所用的质体携带lacZα序列中第59残基的β-半乳糖苷酶α-肽。无论本身的功能性，然而，当这两个肽一起表达，因为当该细胞含有质体被变换成lacZΔM15的lacZα的序列，所以它们得以形成一个具有功能性的β-半乳糖苷酶。

蓝/白筛选方法的作用原理是通过破坏该α-互补的过程。lacZα序列内部的质体携带多复制端点（MCS）。这些lacZα中的MCS序列可以透过限制性内切酶进行切割，使lacZ α基因可以插入外源DNA，进而破坏该基因与制造α-肽。于是，在含有和插入的质体的细胞，会形成没有任何功能与活性的β-半乳糖苷酶。

可以通过X-gal方式检测到是否有有活性的β-半乳糖苷酶存在，具活性β-半乳糖苷酶可切割无色的模拟乳糖，之后形成5 -溴-4 -氯-吲哚酚，然后自发地二聚化以及氧化形成一个不溶于5,5' -二溴-4,4' -二氯靛的明亮的蓝色颜料。这造成带有β-半乳糖苷酶的细胞产生特别的蓝色。蓝色菌落表示它们可能含有一个不间断的lacZα载体（因此，没有插入外来DNA）；而白色菌落，其中的X-gal不会被水解，则外源转植物于lacZα中存在，扰乱了具有活性的β-半乳糖苷酶形成。

变种

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X-gal的有许多不同的变异体，它们是相似的分子且仅具有些微的差别，主要的功能为产生颜色，并以产生蓝色以外的的信号为主。

Short name Long name Color
蓝-半乳糖，Bluo-半乳糖 5-溴-3-吲哚基β-D-吡喃半乳糖苷 深蓝色[4]
罗斯-半乳糖，鲑鱼，半乳糖，Y-半乳糖，红-半乳糖 6-氯-3-吲哚基-β-D-吡喃半乳糖苷 粉红色[5]
紫色-β-D-半乳糖 5-碘-3-吲哚基-β-D-吡喃半乳糖苷 紫[6]
紫红色葡萄糖苷，GLC-洋红，品红半乳糖 5-溴-6-氯-3-吲哚基-β-D-吡喃葡糖苷 洋红色[7]
绿-β-D-半乳糖苷酶 N-甲基-β-D-吡喃半乳糖苷 绿色[8]
MUG, MUGA 4-β-D-吡喃半乳糖苷甲基伞形酮酰 萤光(λex = 365, λem = 455) Fluorescent[9]

蛋白质-蛋白质相互作用

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在酵母菌双杂合系统，β-半乳糖苷酶是作为回报者来确定彼此相互作用的蛋白质。在该方法中，基因组文库可筛选利用酵母或细菌系统蛋白质的相互作用。哪里有筛选出的蛋白质成功地相互作用，将导致一个激活结构域中的一个启动子结合。如果该启动子被连接到lacZ的基因，即会生产β-半乳糖苷酶，其导致的在X-gal测试下会形成带有蓝色色素的菌落，表示蛋白之间有成功进行相互作用。[10]这种技术可限于尺寸的筛选文库的小于大约106。[10]X-gal的成功切割也会产生吲哚并挥发出明显臭味。

参考文献

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  1. ^ Horwitz JP and 7 others, 1964. Substrates for cytochemical demonstration of enzyme activity. I. Some substituted 3-indolyl-β-D-glycopyranosides. Journal of Medicinal Chemistry 7: 574-575.
  2. ^ Kiernan JA 2007. Indigogenic substrates for detection and localization of enzymes. Biotechnic & Histochemistry 82(2): 73-103.
  3. ^ Sandhu, Sardul Singh. Recombinant DNA Technology. I K International Publishing House. 2010: 116. ISBN 978-9380578446. 
  4. ^ 5-溴-3-吲哚基β-D-吡喃半乳糖苷. [4 February 2014]. （原始内容存档于2015-06-22）. 
  5. ^ 6-氯-3-吲哚基-β-D-吡喃半乳糖苷. [4 February 2014]. （原始内容存档于2014-02-21）. 
  6. ^ 5-碘-3-吲哚基-β-D-吡喃半乳糖苷. [4 February 2014]. （原始内容存档于2014-02-21）. 
  7. ^ 5-溴-6-氯-3-吲哚基-β-D-吡喃葡糖苷. [4 February 2014]. （原始内容存档于2015-06-22）. 
  8. ^ N-甲基-β-D-吡喃半乳糖苷. [4 February 2014]. （原始内容存档于2014-02-21）. 
  9. ^ 4-β-D-吡喃半乳糖苷甲基繖形酮酰. [4 February 2014]. （原始内容存档于2015-09-24）. 
  10. ^ 10.0 10.1 Joung J, Ramm E, Pabo C. A bacterial two-hybrid selection system for studying protein-DNA and protein-protein interactions. Proc Natl Acad Sci USA. 2000, 97 (13): 7382–7 [2014-06-18]. PMC 16554  . PMID 10852947. doi:10.1073/pnas.110149297. （原始内容存档于2008-05-02）. 
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