היתרונות והחסרונות של מערכת הביטוי Bacillus

מערכות ביטוי שונות פותחו כיום והן מבוססות מאוד מסחרית, במיוחד להשגת חלבונים רקומביננטיים. מערכות הביטוי המשמשות כוללות תרביות של יונקים וחרקים, Escherichia coli וחיידקים. ביטוי בבצילוס הוא המערכת הבולטת בה משתמשים. פרדיננד קון היה הראשון שתיאר את הסוג Bacillus בשנת 1872 והם כוללים מספר רב של מינים חיידקיים חיוביים של גרם כמו Bacillus subtilis, Bacillus anthracis, Bacillus megaterium ו- Bacillus.

Bacillus subtilis הוא חיידק חיובי גרם הנפוץ בקרקע והוא מכיל רק קרום יחיד שהופך אותו למסגרת אידיאלית להפרשת מולקולות אורגניות. Bacillus subtilis הוא מארח אטרקטיבי לייצור חלבון מכיוון שיש לו את היכולת להפריש אנזימים חוץ תאיים ישירות למדיום התרבות. יש לו גם יכולת הפרשה גדולה. Bacillus subtilis שימש לשיפור האיכות והכמות של החלבונים הזרים המופרשים כגון אינטרפרון, הורמון גדילה, פפסינוגן וגורם גדילה של האפידרמיס. עם זאת, ב. subtilis מייצר ומפריש רמות גבוהות של פרוטאזות חוץ-תאיות אשר משפילות את החלבונים הזרים המופרשים. גם לבקטילוס חסרים וקטורים הניתנים לווסת היטב שמגבילים את היישום הרחב של ה- B. מערכת subtilis.

Bacillus anthracis הוא חיידק יוצר נבגים חיובי גרם השוכן בקרקע. עם כניסתו למארח אנושי, הוא יכול להתרבות במהירות ולגרום לאנתרקס, מחלה הכרוכה בטובמיה ובספיגה. דוגמא להשפעות השליליות של Bacillus anthracis הייתה השימוש הפוטנציאלי שלו במלחמה ביולוגית כפי שהוכח במערכת הדואר האמריקאית בשנת 2001. הגן המפרט את הקפסולה והגורמים הרעילים האחראים לאנתרקס ממוקמים על שני פלסמידים, pXO1 ו- pXO2 ותעתיק הגנים הללו מופעל על ידי הרגולטור AtxA במהלך הצומח כֶּפֶל. מחקרים על Bacillus anthracis התמקדו בעיקר בביטוי של גנים הקשורים לגורם ארסיות מבוסס ביותר, רעלן אנתרקס המורכב מאנטיגנים מגנים (PA). האנטיגן המגן של Bacillus anthracis הוא החיסון המגן העיקרי בחיסון האנושי הנוכחי כנגד אנתרקס.

Bacillus megaterium הוא אחד הבציליים הגדולים ביותר שנמצאו בקרקע. הוא נמצא בנישות אקולוגיות רבות מכיוון שהוא גדל במגוון רחב של אספקת פחמן. ה- B. מערכת הביטוי של מגטריום מספקת כלי גמיש וקל לטיפול בהפקת חלבון יציבה ותפוקה גבוהה. הסיבה לכך היא מספר סיבות; ראשית, ב. מגטריום אינו מחזיק בפרוטאזות אלקליין המאפשר לו לשכפל ולהביע טוב חלבונים זרים ללא השפלה. שנית, החיידק מפריש בקלות חלבונים למדיום הגדילה ושלישית, אין אנדוטוקסינים בדופן התא. הוא מייצר אנזימים מגוונים, כגון עמילאז המשמש בתעשיות לחם ופניצילין אמידאז המשמש לייצור אנטיביוטיקה.

Bacillus brevis שימש בהצלחה לייצור חלבונים הטרולוגיים (חלבונים שונים במבנהם). לא נעשה הרבה מחקרים בנושא bacillus brevis אך ידוע כי הם מייצרים חלבונים מסיסים שאינם מסיסים כאשר הם מיוצרים על ידי E. מערכת קולי. זהו גם מארח בטוח שקל לתרבות ולעקר אותו. החיסרון העיקרי המגביל את השימוש בו הוא התשואות הנמוכות של חלבון.