Τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα του συστήματος έκφρασης Bacillus

Διάφορα συστήματα έκφρασης έχουν αναπτυχθεί σήμερα και είναι πολύ καλά καθιερωμένα στο εμπόριο, ειδικά για την απόκτηση ανασυνδυασμένων πρωτεϊνών. Τα χρησιμοποιούμενα συστήματα έκφρασης περιλαμβάνουν καλλιέργειες θηλαστικών και εντόμων, Escherichia coli και βακτήρια. Η έκφραση στον βακίλο είναι το εξέχον σύστημα που χρησιμοποιείται. Ο Ferdinand Cohn ήταν ο πρώτος που περιέγραψε το γένος Bacillus το 1872 και περιλαμβάνει μεγάλο αριθμό θετικά κατά gram βακτηριακά είδη όπως Bacillus subtilis, Bacillus anthracis, Bacillus megaterium και Βακίλλος.

Το Bacillus subtilis είναι ένα θετικό σε gram βακτήριο που βρίσκεται συνήθως στο έδαφος και περιέχει μόνο μία μεμβράνη που το καθιστά ιδανικό πλαίσιο για την έκκριση οργανικών μορίων. Το Bacillus subtilis είναι ένας ελκυστικός ξενιστής για την παραγωγή πρωτεΐνης επειδή έχει την ικανότητα να εκκρίνει εξωκυτταρικά ένζυμα απευθείας στο μέσο καλλιέργειας. Έχει επίσης μεγάλη ικανότητα αποβολής. Το Bacillus subtilis έχει χρησιμοποιηθεί για τη βελτίωση της ποιότητας και της ποσότητας των εκκρινόμενων ξένων πρωτεϊνών όπως ιντερφερόνη, αυξητική ορμόνη, πεψινογόνο και επιδερμικός αυξητικός παράγοντας. Ωστόσο, Β. Το subtilis παράγει και εκκρίνει υψηλά επίπεδα εξωκυτταρικών πρωτεασών που αποικοδομούν τις εκκρινόμενες ξένες πρωτεΐνες. Ο βάκιλος στερείται επίσης καλά ρυθμιζόμενων επαγωγικών φορέων που περιορίζει την ευρεία εφαρμογή του Β. σύστημα subtilis.

Το Bacillus anthracis είναι ένα βακτήριο θετικό κατά gram σπόρων που κατοικεί στο έδαφος. Κατά την είσοδο σε έναν ανθρώπινο ξενιστή, μπορεί να πολλαπλασιαστεί γρήγορα και να προκαλέσει άνθρακα, μια ασθένεια που περιλαμβάνει τοβιμία και σηψαιμία. Ένα παράδειγμα αρνητικών επιπτώσεων του Bacillus anthracis ήταν η πιθανή χρήση του σε βιολογικό πόλεμο, όπως αποδεικνύεται στο ταχυδρομικό σύστημα των ΗΠΑ το 2001. Το γονίδιο που καθορίζει την κάψουλα και οι τοξικοί παράγοντες που είναι υπεύθυνοι για τον άνθρακα βρίσκονται σε δύο πλασμίδια, το pXO1 και pXO2 και η μεταγραφή αυτών των γονιδίων ενεργοποιείται από τον ρυθμιστή AtxA κατά τη διάρκεια της βλαστικής πολλαπλασιασμός. Οι μελέτες του Bacillus anthracis επικεντρώθηκαν κυρίως στην έκφραση γονιδίων που σχετίζονται με τον πλέον καθιερωμένο παράγοντα λοιμογόνου παράγοντα, την τοξίνη του άνθρακα που αποτελείται από προστατευτικά αντιγόνα (ΡΑ). Το προστατευτικό αντιγόνο του Bacillus anthracis είναι το κύριο προστατευτικό ανοσογόνο στο τρέχον ανθρώπινο εμβόλιο κατά του άνθρακα.

Το Bacillus megaterium είναι ένα από τα μεγαλύτερα βακίλια που βρίσκονται στο έδαφος. Βρίσκεται σε πολλές οικολογικές θέσεις επειδή αναπτύσσεται σε μια μεγάλη ποικιλία εφοδιασμού με άνθρακα. Το Β. Το σύστημα έκφρασης megaterium παρέχει ένα ευέλικτο και εύχρηστο εργαλείο για σταθερή και υψηλή παραγωγή πρωτεϊνών. Αυτό οφείλεται σε διάφορους λόγους. πρώτα, Β. Το megaterium δεν διαθέτει αλκαλικές πρωτεάσες που του επιτρέπουν να είναι μια καλή κλωνοποίηση και έκφραση ξένων πρωτεϊνών χωρίς αποδόμηση. Δεύτερον, το βακτήριο εκκρίνει εύκολα τις πρωτεΐνες στο μέσο ανάπτυξης και τρίτον, δεν υπάρχουν ενδοτοξίνες στο κυτταρικό τοίχωμα. Παράγει διαφορετικά ένζυμα, όπως αμυλάση που χρησιμοποιείται στις βιομηχανίες ψωμιού και πενικιλλίνη αμιδάση που χρησιμοποιείται για την παρασκευή αντιβιοτικών.

Το Bacillus brevis έχει χρησιμοποιηθεί επιτυχώς για την παραγωγή ετερόλογων πρωτεϊνών (πρωτεΐνες που διαφέρουν ως προς τη δομή τους). Δεν έχει γίνει μεγάλη μελέτη για το bacillus brevis, αλλά είναι γνωστό ότι παράγει διαλυτές πρωτεΐνες, οι οποίες είναι αδιάλυτες όταν παράγονται από την E. σύστημα coli. Είναι επίσης ένας ασφαλής ξενιστής που είναι εύκολο να καλλιεργηθεί και να αποστειρωθεί. Το κύριο μειονέκτημα που περιορίζει τη χρήση του είναι οι χαμηλές αποδόσεις πρωτεΐνης.