As vantagens e desvantagens do sistema de expressão Bacillus

Vários sistemas de expressão foram desenvolvidos hoje e estão muito bem estabelecidos comercialmente, especialmente para a obtenção de proteínas recombinantes. Os sistemas de expressão utilizados incluem culturas de mamíferos e insetos, Escherichia coli e bactérias. A expressão no bacilo é o sistema proeminente que está sendo usado. Ferdinand Cohn foi o primeiro a descrever o gênero Bacillus em 1872 e eles incluem um grande número de espécies de bactérias gram-positivas como Bacillus subtilis, Bacillus anthracis, Bacillus megaterium e Bacilo.

Bacillus subtilis é uma bactéria gram-positiva comumente encontrada no solo e contém apenas uma única membrana, tornando-a uma estrutura ideal para a secreção de moléculas orgânicas. Bacillus subtilis é um hospedeiro atraente para a produção de proteínas, pois tem a capacidade de secretar enzimas extracelulares diretamente no meio de cultura. Ele também tem uma grande capacidade excretora. Bacillus subtilis tem sido usado para melhorar a qualidade e a quantidade de proteínas estranhas secretadas, como interferon, hormônio do crescimento, pepsinogênio e fator de crescimento epidérmico. No entanto, B. subtilis produz e secreta níveis elevados de proteases extracelulares que degradam as proteínas estranhas secretadas. O bacilo também carece de vetores indutíveis bem regulados, o que limita a ampla aplicação do B. sistema subtilis.

Bacillus anthracis é uma bactéria gram-positiva formadora de esporos que habita o solo. Ao entrar em um hospedeiro humano, pode proliferar rapidamente e causar antraz, uma doença que envolve tovemia e septicemia. Um exemplo dos efeitos negativos do Bacillus anthracis foi seu uso potencial na guerra biológica, conforme demonstrado no sistema postal dos EUA em 2001. O gene que especifica a cápsula e os fatores tóxicos responsáveis ​​pelo antraz estão localizados em dois plasmídeos, pXO1 e pXO2 e a transcrição desses genes é ativada pelo regulador AtxA durante a fase vegetativa multiplicação. Os estudos do Bacillus anthracis se concentraram principalmente na expressão de genes associados ao fator de virulência mais estabelecido, a toxina do antraz composta de antígenos protetores (PA). O antígeno protetor do Bacillus anthracis é o principal imunógeno protetor na atual vacina humana contra o antraz.

O Bacillus megaterium é um dos maiores bacilos encontrados no solo. É encontrada em muitos nichos ecológicos porque cresce em uma ampla variedade de fontes de carbono. O B. O sistema de expressão megaterium fornece uma ferramenta flexível e fácil de manusear para a produção de proteína estável e de alto rendimento. Isso ocorre por vários motivos; primeiro, B. megaterium não possui proteases alcalinas o que lhe permite ser uma boa clonagem e expressão de proteínas estranhas sem degradação. Em segundo lugar, a bactéria segrega proteínas prontamente no meio de crescimento e, em terceiro lugar, nenhuma endotoxina é encontrada na parede celular. Produz diversas enzimas, como a amilase, usada na indústria de pães, e a penicilina amidase, usada na fabricação de antibióticos.

Bacillus brevis foi usado com sucesso para produzir proteínas heterólogas (proteínas que diferem em estrutura). Não foram feitos muitos estudos sobre o bacillus brevis, mas sabe-se que ele produz proteínas solúveis, que são insolúveis quando produzidas por E. sistema coli. É também um hospedeiro seguro, fácil de cultivar e esterilizar. A principal desvantagem que limita seu uso é o baixo rendimento de proteína.