Prednosti in slabosti sistema za izražanje Bacillus

Danes so bili razviti različni ekspresijski sistemi, ki so tržno uveljavljeni, zlasti za pridobivanje rekombinantnih proteinov. Uporabljeni ekspresijski sistemi vključujejo kulture sesalcev in žuželk, Escherichia coli in bakterije. Izražanje v bacilih je pomemben sistem, ki se uporablja. Ferdinand Cohn je prvi opisal rod Bacillus leta 1872 in vključuje veliko število grampozitivne bakterijske vrste, kot so Bacillus subtilis, Bacillus anthracis, Bacillus megaterium in Bacil.

Bacillus subtilis je gram pozitivna bakterija, ki jo pogosto najdemo v tleh in vsebuje samo eno membrano, zaradi česar je idealen okvir za izločanje organskih molekul. Bacillus subtilis je privlačen gostitelj za proizvodnjo beljakovin, saj ima sposobnost izločanja zunajceličnih encimov neposredno v gojišče. Ima tudi veliko izločilno sposobnost. Bacillus subtilis se uporablja za izboljšanje kakovosti in količine izločenih tujih beljakovin, kot so interferon, rastni hormon, pepsinogen in epidermalni rastni faktor. Vendar je B. subtilis proizvaja in izloča visoke ravni zunajceličnih proteaz, ki razgrajujejo izločene tuje beljakovine. Bacilu manjka tudi dobro reguliranih inducibilnih vektorjev, kar omejuje široko uporabo B. sistem subtilis.

Bacillus anthracis je gram-pozitivna bakterija, ki tvori spore in prebiva v tleh. Po vstopu v človeškega gostitelja se lahko hitro razmnoži in povzroči antraks, bolezen, ki vključuje tovemijo in septikemijo. Primer negativnih učinkov Bacillus anthracis je bila njegova potencialna uporaba v biološkem bojevanju, kot je bilo prikazano v ameriškem poštnem sistemu leta 2001. Gen, ki določa kapsulo, in toksični dejavniki, odgovorni za antraks, se nahajajo v dveh plazmidih, pXO1 in pXO2, transkripcijo teh genov pa aktivira regulator AtxA med vegetacijo množenje. Študije Bacillus anthracis so se osredotočile predvsem na izražanje genov, povezanih z najbolj uveljavljenim faktorjem virulence, antraksinim toksinom, sestavljenim iz zaščitnih antigenov (PA). Zaščitni antigen Bacillus anthracis je glavni zaščitni imunogen v sedanjem človeškem cepivu proti antraksu.

Bacillus megaterium je eden največjih bacilov v tleh. Najdemo ga v številnih ekoloških nišah, saj raste v najrazličnejših zalogah ogljika. B. megaterijski ekspresijski sistem zagotavlja prilagodljivo in enostavno rokovanje z orodjem za stabilno in visoko donosno proizvodnjo beljakovin. To je iz več razlogov; najprej B. megaterij nima alkalnih proteaz, ki bi mu omogočile dobro kloniranje in izražanje tujih beljakovin brez razgradnje. Drugič, bakterija zlahka izloči beljakovine v rastni medij in tretjič, v celični steni ne najdemo endotoksinov. Proizvaja raznolike encime, kot so amilaza, ki se uporablja v krušni industriji, in penicilin amidaza, ki se uporablja za izdelavo antibiotikov.

Bacillus brevis se uspešno uporablja za proizvodnjo heterolognih beljakovin (beljakovin, ki se razlikujejo po strukturi). O bacillus brevis ni bilo opravljenih veliko študij, vendar je znano, da proizvajajo topne beljakovine, ki so netopne, če jih proizvaja E. coli sistem. Je tudi varen gostitelj, ki ga je enostavno gojiti in sterilizirati. Glavna pomanjkljivost, ki omejuje njegovo uporabo, so nizki donosi beljakovin.