Кіріспе

X галь (сонымен қатар 5 бром 4 хлоро 3 индолил β-галактопиранозид үшін BCIG деп қысқартылады) – галактозаға байланысқан, орны толтырылған индолдан тұратын органикалық қосылыс. Бұл қосылысты 1964 жылы Жером Хорвиц және оның әріптестері синтездеді. Формалды химиялық атауы көбінесе бромхлориндоксил галактозиді сияқты, дәл емес, бірақ қолдануға ыңғайлы тіркестермен қысқартылады. Индоксилдегі Х әрпі, X галь қысқартуындағы Х әрпінің шығу тегі болуы мүмкін. X галь молекулалық биологияда β-галактозидаза ферментінің бар-жоғын, оның әдеттегі мақсаты – β-галактозидтың орнына тексеру үшін жиі қолданылады. Сондай-ақ, бұл ферменттің активтілігін гистохимия және бактериологияда анықтау үшін де қолданылады. X галь – ферменттік катализ арқылы гидролизденгенде индиго бояуына ұқсас ерімейтін көк түсті қосылыстар беретін көптеген индоксил гликозидтері мен эфирлерінің бірі. Кем қолданылатын, бірақ өте ұқсас (хиралды) қосылыс – X галь (Xαgal, X alpha gal) немесе 5 бром 4 хлоро 3 индолил α-D-галактопиранозид, ол β-галактозидазаның (EC 3.2.1.23) орнына α-галактозидазамен (EC 3.2.1.22) гидролизденеді.

Қолданылуы

X gal лактозаның аналогы болып табылады, демек лактозадағы β-гликозидтік байланысты кесетін β-галактозидаза ферментімен гидролизделген болуы мүмкін. X gal, β-галактозидазамен кесілген кезде, галактоза және 5-бром-4-хлор-3-гидроксииндол 1-ді шығарады. Соңғысы спонтанды түрде димеризацияланып, 5,5'-дибромо-4,4'-дихлор индиго 2-ге тотығады, бұл өте күлгін түсті, ерімейтін өнім. X gal өзі түссіз, сондықтан күлгін түсті өнімнің болуын белсенді β-галактозидазаның бар екенін анықтау үшін тест ретінде пайдалануға болады. Бұл бактериялық β-галактозидазаның (lacZ деп аталатын) әртүрлі қолданыстарда репортер ретінде қолданылуына да мүмкіндік береді. Сол сияқты, Xαgal α-галактозидаза үшін репортерлік қосылыс ретінде қолданылады (мысалы, ашытқыдағы Mel1).

Клондау

Генді клондау кезінде X gal көк/ақ скрининг деп аталатын әдісте клетканың функционалды β-галактозидаза ферментін экспрессиялайтынын визуальды түрде анықтау үшін қолданылады. Бұл скрининг әдісі сәтті клондау өнімдерін сәтті болмағандардан ажыратудың ыңғайлы тәсілі болып табылады. Көк/ақ скрининг әдісі β-галактозидаза генінің α-комплементация принципіне негізделген, онда плазмидтегі lacZ генінің (lacZα) фрагменті клеткадағы басқа мутант lacZ генін (lacZΔM15) толықтырады. Екі геннің өзі функционалды емес пептидтерді шығарады, бірақ олар бірге экспрессияланған кезде, мысалы, lacZα генін қамтитын плазмид lacZΔM15 клеткаларына трансформацияланғанда, функционалды β-галактозидаза құрайды. Активті β-галактозидазаның болуын X gal бар ортада клеткаларды өсіргенде анықтауға болады, нәтижесінде клеткалардың ішінде көк түсті өнім тұнбаға түсіп, ерекше көк колониялар пайда болады. Дегенмен, қызығушылық тудыратын генді плазмид векторына қосуға болатын көптеген клондау орындары lacZα генінің ішінде орналасқан. Сәтті лигация нәтижесінде lacZα гені бұзылады, демек α-комплементация да бұзылады және функционалды β-галактозидаза пайда бола алмайды, нәтижесінде ақ колониялар пайда болады. Сәтті лигацияланған инсерт бар клеткаларды сәтті лигацияланбаған көк клеткалардан ақ түсі арқылы оңай анықтауға болады. Бұл тест үшін қолданылатын клондау векторларының мысалдары pUC19, pBluescript, pGem T векторлары, сонымен қатар мутант lacZΔM15 генін тасымалдайтын DH5α сияқты нақты E. coli штаммдарын пайдалану қажет. Көп жағдайда X Gal бар ортаға IPTG (изопропил β 1 тиогалактопиранозид) қосылады. IPTG лактозаның химиялық құрылымына ұқсас аналог болып табылады. Алайда, IPTG β-галактозидазамен гидролизделмейді. IPTG лак репрессорына байланысып, ДНК-ны босататын және транскрипцияға мүмкіндік беретін индуктор ретінде қолданылады. Сондықтан, агар ортасында IPTG болуы β-галактозидаза синтезін арттырады.

Белсенді- белок өзара әсерлері

Екі гибридтік талдауда β-галактозидаза бір-бірімен әрекеттесетін белоктарды анықтау үшін репортер ретінде қолданылуы мүмкін. Бұл әдісте геномдық кітапханалар ашытқы немесе бактериялық жүйелерді пайдалана отырып, белоктардың өзара әрекеттесуін тексеруге болады. Егер тексеріліп жатқан белоктар арасында сәтті өзара әрекеттесу болса, ол активациялық доменнің промоторға байланысуына алып келеді. Егер промотор lacZ генімен байланысты болса, онда X-галдың қатысуында көк түсті колониялардың пайда болуына себеп болатын β-галактозидазаның өндірісі, белоктар арасындағы сәтті өзара әрекеттесуді көрсетеді. Бұл техниканың қолданылуы шамамен 106 мөлшеріндегі кітапханаларды тексерумен шектелуі мүмкін. X-галдың сәтті ыдырауы индолдың ұшқыш заттарынан туындаған жағымсыз иіске әкеледі.