De voor- en nadelen van het Bacillus-expressiesysteem

Er zijn tegenwoordig verschillende expressiesystemen ontwikkeld en deze zijn commercieel zeer goed ingeburgerd, in het bijzonder voor het verkrijgen van recombinante eiwitten. De gebruikte expressiesystemen omvatten zoogdier- en insectenculturen, Escherichia coli en bacteriën. Expressie in bacil is het prominente systeem dat wordt gebruikt. Ferdinand Cohn was de eerste die het geslacht Bacillus beschreef in 1872 en ze omvatten een groot aantal grampositieve bacteriesoorten zoals Bacillus subtilis, Bacillus anthracis, Bacillus megaterium en Bacil.

Bacillus subtilis is een gram-positieve bacterie die vaak in de bodem wordt aangetroffen en bevat slechts een enkel membraan, waardoor het een ideaal raamwerk is voor de afscheiding van organische moleculen. Bacillus subtilis is een aantrekkelijke gastheer voor de productie van eiwitten omdat het in staat is extracellulaire enzymen direct in het kweekmedium af te scheiden. Het heeft ook een grote uitscheidingscapaciteit. Bacillus subtilis is gebruikt om de kwaliteit en kwantiteit van de uitgescheiden vreemde eiwitten zoals interferon, groeihormoon, pepsinogeen en epidermale groeifactor te verbeteren. Echter, B. subtilis produceert en scheidt hoge niveaus van extracellulaire proteasen af ​​die de uitgescheiden vreemde eiwitten afbreken. De bacil mist ook goed gereguleerde induceerbare vectoren die de brede toepassing van de B. subtilis systeem.

Bacillus anthracis is een grampositieve sporenvormende bacterie die in de bodem leeft. Bij binnenkomst in een menselijke gastheer kan het zich snel vermenigvuldigen en miltvuur veroorzaken, een ziekte die gepaard gaat met tovemie en bloedvergiftiging. Een voorbeeld van de negatieve effecten van Bacillus anthracis was het mogelijke gebruik ervan in biologische oorlogsvoering, zoals aangetoond in het Amerikaanse postsysteem in 2001. De genspecificatiecapsule en de toxische factoren die verantwoordelijk zijn voor miltvuur bevinden zich op twee plasmiden, pXO1 en pXO2 en de transcriptie van deze genen wordt geactiveerd door de regulator AtxA tijdens vegetatieve vermenigvuldiging. Studies van Bacillus anthracis waren voornamelijk gericht op de expressie van genen die geassocieerd zijn met de meest gevestigde virulentiefactor, miltvuurtoxine bestaande uit beschermende antigenen (PA). Het beschermende antigeen van Bacillus anthracis is het belangrijkste beschermende immunogeen in het huidige menselijke vaccin tegen miltvuur.

Bacillus megaterium is een van de grootste bacillen die in de bodem wordt aangetroffen. Het wordt in veel ecologische niches aangetroffen omdat het in een grote verscheidenheid aan koolstofvoorraden groeit. de B megaterium-expressiesysteem biedt een flexibel en gemakkelijk te hanteren hulpmiddel voor stabiele en hoogproductieve eiwitproductie. Dit heeft verschillende redenen; eerst, B megaterium bezit geen alkalische proteasen waardoor het een goede klonering en expressie van vreemde eiwitten kan zijn zonder afbraak. Ten tweede scheidt de bacterie gemakkelijk eiwitten af ​​in het groeimedium en ten derde worden er geen endotoxinen in de celwand gevonden. Het produceert diverse enzymen, zoals amylase dat wordt gebruikt in de broodindustrie en penicilline-amidase dat wordt gebruikt voor het maken van antibiotica.

Bacillus brevis is met succes gebruikt om heterologe eiwitten (eiwitten met een verschillende structuur) te produceren. Er is niet veel onderzoek gedaan naar bacillus brevis, maar het is bekend dat het oplosbare eiwitten produceert, die onoplosbaar zijn wanneer ze worden geproduceerd door E. coli systeem. Het is ook een veilige gastheer die gemakkelijk te kweken en te steriliseren is. Het belangrijkste nadeel dat het gebruik ervan beperkt, is de lage eiwitopbrengst.