Die Vor- und Nachteile des Bacillus-Expressionssystems

Heutzutage wurden verschiedene Expressionssysteme entwickelt und sie sind kommerziell sehr gut etabliert, insbesondere zur Gewinnung rekombinanter Proteine. Die verwendeten Expressionssysteme umfassen Säugetier- und Insektenkulturen, Escherichia coli und Bakterien. Die Expression in Bazillus ist das bekannteste System, das verwendet wird. Ferdinand Cohn beschrieb 1872 als erster die Gattung Bacillus und umfasst eine große Anzahl von grampositive Bakterienarten wie Bacillus subtilis, Bacillus anthracis, Bacillus megaterium und Bazillus.

Bacillus subtilis ist ein grampositives Bakterium, das häufig im Boden vorkommt und nur eine einzige Membran enthält, was es zu einem idealen Rahmen für die Sekretion organischer Moleküle macht. Bacillus subtilis ist ein attraktiver Wirt für die Proteinproduktion, da er die Fähigkeit besitzt, extrazelluläre Enzyme direkt in das Kulturmedium zu sezernieren. Es hat auch eine große Ausscheidungskapazität. Bacillus subtilis wurde verwendet, um die Qualität und Quantität der sezernierten Fremdproteine ​​wie Interferon, Wachstumshormon, Pepsinogen und epidermaler Wachstumsfaktor zu verbessern. JedochB. subtilis produziert und sekretiert hohe Mengen an extrazellulären Proteasen, die die sezernierten Fremdproteine ​​abbauen. Dem Bazillus fehlen auch gut regulierte induzierbare Vektoren, was die breite Anwendung der B. subtilis-System.

Bacillus anthracis ist ein grampositives sporenbildendes Bakterium, das im Boden vorkommt. Wenn es in einen menschlichen Wirt gelangt, kann es sich schnell vermehren und Milzbrand verursachen, eine Krankheit, die Tovämie und Septikämie beinhaltet. Ein Beispiel für die negativen Auswirkungen von Bacillus anthracis war sein potenzieller Einsatz in der biologischen Kriegsführung, wie er 2001 im US-Postsystem gezeigt wurde. Das Gen für die Kapsel und die toxischen Faktoren, die für Milzbrand verantwortlich sind, befinden sich auf zwei Plasmiden, pXO1 und pXO2 und die Transkription dieser Gene wird während der vegetativen Phase durch den Regulator AtxA aktiviert Multiplikation. Studien zu Bacillus anthracis haben sich hauptsächlich auf die Expression von Genen konzentriert, die mit dem am meisten etablierten Virulenzfaktor, dem aus schützenden Antigenen (PA) zusammengesetzten Milzbrandtoxin, assoziiert sind. Das schützende Antigen von Bacillus anthracis ist das wichtigste schützende Immunogen im gegenwärtigen Humanimpfstoff gegen Milzbrand.

Bacillus megaterium ist einer der größten im Boden vorkommenden Bazillen. Es ist in vielen ökologischen Nischen zu finden, weil es in einer Vielzahl von Kohlenstoffvorräten wächst. Das B. Das megaterium-Expressionssystem bietet ein flexibles und einfach zu handhabendes Werkzeug für eine stabile und ertragreiche Proteinproduktion. Dies hat mehrere Gründe; zuerst, B. megaterium besitzt keine alkalischen Proteasen, was eine gute Klonierung und Expression von Fremdproteinen ohne Abbau ermöglicht. Zweitens sekretiert das Bakterium leicht Proteine ​​in das Wachstumsmedium und drittens werden keine Endotoxine in der Zellwand gefunden. Es produziert verschiedene Enzyme, wie Amylase, die in der Brotindustrie verwendet wird, und Penicillinamidase, die zur Herstellung von Antibiotika verwendet wird.

Bacillus brevis wurde erfolgreich verwendet, um heterologe Proteine ​​(Proteine ​​mit unterschiedlicher Struktur) herzustellen. Es wurde nicht viel über Bacillus brevis untersucht, aber es ist bekannt, dass es lösliche Proteine ​​produziert, die unlöslich sind, wenn sie von E. coli-System. Es ist auch ein sicherer Wirt, der leicht zu kultivieren und zu sterilisieren ist. Der Hauptnachteil, der seine Verwendung einschränkt, sind die geringen Proteinausbeuten.