Fordelene og ulempene med Bacillus Expression System

Ulike ekspresjonssystemer er blitt utviklet i dag, og de er veldig godt etablert kommersielt, spesielt for å oppnå rekombinante proteiner. Ekspresjonssystemene som brukes inkluderer pattedyr- og insektkulturer, Escherichia coli og bakterier. Uttrykk i basillen er det fremtredende systemet som brukes. Ferdinand Cohn var den første som beskrev slekten Bacillus i 1872, og de inkluderer et stort antall grampositive bakteriearter som Bacillus subtilis, Bacillus anthracis, Bacillus megaterium og Bacillus.

Bacillus subtilis er en gram-positiv bakterie som ofte finnes i jord, og den inneholder bare en enkelt membran som gjør den til et ideelt rammeverk for utskillelse av organiske molekyler. Bacillus subtilis er en attraktiv vert for produksjon av protein fordi den har evnen til å utskille ekstracellulære enzymer direkte i dyrkningsmediet. Den har også en stor utskillelseskapasitet. Bacillus subtilis har blitt brukt for å forbedre kvaliteten og mengden av de utskilte fremmede proteiner som interferon, veksthormon, pepsinogen og epidermal vekstfaktor. Imidlertid har B. subtilis produserer og utskiller høye nivåer av ekstracellulære proteaser som nedbryter de utskilte fremmede proteiner. Bacillusen mangler også velregulerte induserbare vektorer som begrenser den brede anvendelsen av B. subtilis-systemet.

Bacillus anthracis er en gram-positiv spordannende bakterie som bor i jorden. Ved inntreden i en menneskelig vert kan den raskt spre seg og forårsake miltbrann, en sykdom som involverer tovemi og septikemi. Et eksempel på Bacillus anthracis negative effekter var dets potensielle bruk i biologisk krigføring, noe som ble demonstrert i det amerikanske postsystemet i 2001. Genet som spesifiserer kapsel og de toksiske faktorene som er ansvarlige for miltbrann, ligger på to plasmider, pXO1 og pXO2 og transkripsjonen av disse genene aktiveres av regulatoren AtxA under vegetativ multiplikasjon. Studier av Bacillus anthracis har hovedsakelig sentrert seg om uttrykk for gener assosiert med mest etablerte virulensfaktor, miltbrannstoksin sammensatt av beskyttende antigener (PA). Det beskyttende antigenet til Bacillus anthracis er det viktigste beskyttende immunogenet i den nåværende humane vaksinen mot miltbrann.

Bacillus megaterium er en av de største basillene som finnes i jord. Den finnes i mange økologiske nisjer fordi den vokser i et bredt utvalg av karbonforsyninger. B. megaterium uttrykkssystem gir et fleksibelt og brukervennlig verktøy for stabil og høykapasitets proteinproduksjon. Dette skyldes flere grunner; først, B. megaterium har ikke alkaliske proteaser som gjør det mulig å være en god kloning og ekspresjon av fremmede proteiner uten nedbrytning. For det andre utskiller bakterien lett proteiner i vekstmediet, og for det tredje finnes ingen endotoksiner i celleveggen. Den produserer forskjellige enzymer, som amylase som brukes i brødindustrien og penicillinamidase som brukes til å lage antibiotika.

Bacillus brevis har blitt brukt med suksess til å produsere heterologe proteiner (proteiner med forskjellig struktur). Det er ikke gjort mye studier om bacillus brevis, men det er kjent å produsere oppløselige proteiner, som er uoppløselige når de produseres av E. coli-system. Det er også en trygg vert som er lett å dyrke og sterilisere. Den største ulempen som begrenser bruken, er de lave utbyttene av protein.