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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 em bacilo é o sistema de destaque que está sendo usado. Ferdinand Cohn foi o primeiro a descrever o gênero Bacillus em 1872 e inclui um grande número de espécies bacterianas gram-positivas como Bacillus subtilis, Bacillus anthracis, Bacillus megaterium e Bacillus.
Bacillus Subtilis
Bacillus subtilis é uma bactéria gram-positiva comumente encontrada no solo e contém apenas uma única membrana, tornando-a uma estrutura ideal para 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. Também possui uma grande capacidade excretora. Bacillus subtilis tem sido usado para melhorar a qualidade e quantidade das proteínas estranhas secretadas, como interferon, hormônio do crescimento, pepsinogênio e fator de crescimento epidérmico. No entanto, B. subtilis produz e segrega altos níveis de proteases extracelulares que degradam as proteínas estranhas segregadas. O bacilo também carece de vetores indutíveis bem regulados, o que limita a ampla aplicação do sistema B. subtilis.
Bacillus anthracis
Bacillus anthracis é um esporo Gram-positivo que forma bactérias que habitam no solo. Ao entrar em um hospedeiro humano, ele pode proliferar rapidamente e causar antraz, uma doença que envolve tovemia e septicemia. Um exemplo dos efeitos negativos de Bacillus anthracis foi seu uso potencial na guerra biológica, como 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 ativado pelo regulador AtxA durante a multiplicação vegetativa. Os estudos de Bacillus anthracis se concentraram principalmente na expressão de genes associados ao fator de virulência mais estabelecido, a toxina do antraz composta por antígenos protetores (PA). O antígeno protetor de Bacillus anthracis é o principal imunógeno protetor da atual vacina humana contra o antraz.
Bacillus Megaterium
Bacillus megaterium é um dos maiores bacilos encontrados no solo. É encontrado em muitos nichos ecológicos porque cresce em uma ampla variedade de suprimentos de carbono. O sistema de expressão de B. megaterium fornece uma ferramenta flexível e fácil de manusear para a produção estável e de alto rendimento de proteínas. Isso ocorre por várias razões; primeiro, B. megaterium não possui proteases alcalinas, permitindo que seja uma boa clonagem e expressão de proteínas estranhas sem degradação. Em segundo lugar, a bactéria secreta proteínas rapidamente no meio de crescimento e, em terceiro lugar, nenhuma endotoxina é encontrada na parede celular. Produz diversas enzimas, como a amilase usada nas indústrias de pão e a penicilina amidase usada na fabricação de antibióticos.
Bacillus Brevis
Bacillus brevis tem sido usado com sucesso para produzir proteínas heterólogas (proteínas que diferem na estrutura). Não há muito estudo sobre o bacillus brevis, mas sabe-se que produz proteínas solúveis, que são insolúveis quando produzidas pelo sistema E. coli. É também um host seguro, fácil de cultivar e esterilizar. A principal desvantagem que limita seu uso é o baixo rendimento de proteína.