Fördelarna och nackdelarna med Bacillus Expression System

Olika expressionssystem har utvecklats idag och de är mycket väletablerade kommersiellt, särskilt för att erhålla rekombinanta proteiner. De använda expressionssystemen inkluderar däggdjurs- och insektskulturer, Escherichia coli och bakterier. Uttryck i bacillus är det framstående systemet som används. Ferdinand Cohn var den första som beskrev släktet Bacillus 1872 och de innehåller ett stort antal grampositiva bakteriearter som Bacillus subtilis, Bacillus anthracis, Bacillus megaterium och Bacill.

Bacillus subtilis är en grampositiv bakterie som vanligt förekommer i jord och den innehåller endast ett enda membran vilket gör den till en idealisk ram för utsöndring av organiska molekyler. Bacillus subtilis är en attraktiv värd för produktion av protein eftersom den har förmågan att utsöndra extracellulära enzymer direkt i odlingsmediet. Det har också en stor utsöndringskapacitet. Bacillus subtilis har använts för att förbättra kvaliteten och kvantiteten hos de utsöndrade främmande proteinerna såsom interferon, tillväxthormon, pepsinogen och epidermal tillväxtfaktor. B. subtilis producerar och utsöndrar höga nivåer av extracellulära proteaser som bryter ned de utsöndrade främmande proteinerna. Bacillusen saknar också välreglerade inducerbara vektorer som begränsar den breda tillämpningen av B. subtilis-systemet.

Bacillus anthracis är en grampositiv sporbildande bakterie som bor i jorden. Vid inträde i en mänsklig värd kan den snabbt sprida sig och orsaka mjältbrand, en sjukdom som involverar tovemi och septikemi. Ett exempel på Bacillus anthracis negativa effekter var dess potentiella användning i biologisk krigföring, vilket demonstrerades i det amerikanska postsystemet 2001. Den gen som specificerar kapseln och de toxiska faktorer som är ansvariga för mjältbrand finns på två plasmider, pXO1 och pXO2 och transkriptionen av dessa gener aktiveras av regulatorn AtxA under vegetativ multiplikation. Studier av Bacillus anthracis har huvudsakligen inriktats på uttrycket av gener associerade med mest etablerade virulensfaktor, mjältbrandstoxin bestående av skyddande antigener (PA). Det skyddande antigenet av Bacillus anthracis är det huvudsakliga skyddande immunogenet i det nuvarande humana vaccinet mot mjältbrand.

Bacillus megaterium är en av de största bacillerna som finns i jorden. Det finns i många ekologiska nischer eftersom det växer i en mängd olika koldioxidförsörjningar. B. megaterium expression system ger ett flexibelt och lätt att hantera verktyg för stabil och högavkastande proteinproduktion. Detta beror på flera skäl; först, B. megaterium har inte alkaliska proteaser som möjliggör en god kloning och expression av främmande proteiner utan nedbrytning. För det andra utsöndrar bakterien lätt proteiner i tillväxtmediet och för det tredje finns inga endotoxiner i cellväggen. Det producerar olika enzymer, såsom amylas som används i brödindustrin och penicillinamidas som används för att framställa antibiotika.

Bacillus brevis har framgångsrikt använts för att producera heterologa proteiner (proteiner med olika struktur). Inte mycket studier har gjorts om bacillus brevis men det är känt att producera lösliga proteiner, som är olösliga när de produceras av E. coli-system. Det är också en säker värd som är lätt att odla och sterilisera. Den största nackdelen som begränsar dess användning är de låga utbytena av protein.