Inhoud
Verschillende expressiesystemen zijn vandaag ontwikkeld en zijn commercieel zeer goed ingeburgerd, in het bijzonder voor het verkrijgen van recombinante eiwitten. De gebruikte expressiesystemen omvatten zoogdier- en insectenkweken, Escherichia coli en bacteriën. Expressie bij bacillen is het prominente systeem dat wordt gebruikt. Ferdinand Cohn was de eerste die het geslacht Bacillus in 1872 beschreef en ze omvatten een groot aantal grampositieve bacteriesoorten zoals Bacillus subtilis, Bacillus anthracis, Bacillus megaterium en Bacillus.
Bacillus Subtilis
Bacillus subtilis is een grampositieve bacterie die gewoonlijk in de grond voorkomt en het bevat slechts een enkel membraan waardoor het een ideaal raamwerk is voor de secretie van organische moleculen. Bacillus subtilis is een aantrekkelijke gastheer voor de productie van eiwitten omdat het het vermogen heeft extracellulaire enzymen rechtstreeks 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. B. subtilis produceert en scheidt echter hoge niveaus van extracellulaire proteasen die de afgescheiden vreemde eiwitten afbreken. De bacillus mist ook goed gereguleerde induceerbare vectoren die de brede toepassing van het B. subtilis-systeem beperken.
Bacillus anthracis
Bacillus anthracis is een grampositieve sporenvormende bacterie die in de grond woont. Bij binnenkomst in een menselijke gastheer kan het snel prolifereren en miltvuur veroorzaken, een ziekte die tovemia en septikemie met zich meebrengt. Een voorbeeld van de negatieve effecten van Bacillus anthracis was het potentiële gebruik ervan in biologische oorlogvoering, zoals aangetoond in het Amerikaanse postsysteem in 2001. Het gen-specificerende capsule 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 hebben zich voornamelijk gericht op de expressie van genen geassocieerd met de meest gangbare virulentiefactor, anthrax-toxine samengesteld uit beschermende antigenen (PA). Het beschermende antigeen van Bacillus anthracis is het belangrijkste beschermende immunogeen in het huidige humane vaccin tegen miltvuur.
Bacillus Megaterium
Bacillus megaterium is een van de grootste bacillen in de bodem. Het komt voor in veel ecologische niches omdat het groeit in een grote verscheidenheid aan koolstofvoorraden. Het B. megaterium-expressiesysteem biedt een flexibel en gemakkelijk te hanteren hulpmiddel voor stabiele en hoogproductieve eiwitproductie. Dit komt om verschillende redenen; ten eerste bezit B. megaterium geen alkalische proteasen waardoor het een goede klonering en expressie van vreemde eiwitten kan zijn zonder afbraak. Ten tweede scheidt de bacterie gemakkelijk eiwitten in het groeimedium af en ten derde worden er geen endotoxinen in de celwand gevonden. Het produceert verschillende enzymen, zoals amylase dat wordt gebruikt in de broodindustrie en penicilline-amidase dat wordt gebruikt voor het maken van antibiotica.
Bacillus Brevis
Bacillus brevis is met succes gebruikt om heterologe eiwitten (eiwitten die qua structuur verschillen) 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 door het E. coli-systeem worden geproduceerd. Het is ook een veilige gastheer die gemakkelijk te kweken en steriliseren is. Het belangrijkste nadeel dat het gebruik ervan beperkt, is de lage opbrengst aan eiwitten.