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Varios sistemas de expresión se han desarrollado hoy y están muy bien establecidos comercialmente, especialmente para obtener proteínas recombinantes. Los sistemas de expresión utilizados incluyen cultivos de mamíferos e insectos, Escherichia coli y bacterias. La expresión en el bacilo es el sistema prominente que se está utilizando. Ferdinand Cohn fue el primero en describir el género Bacillus en 1872 e incluye una gran cantidad de especies bacterianas gram positivas como Bacillus subtilis, Bacillus anthracis, Bacillus megaterium y Bacillus.
Bacillus subtilis
Bacillus subtilis es una bacteria grampositiva que se encuentra comúnmente en el suelo y contiene una sola membrana, por lo que es un marco ideal para la secreción de moléculas orgánicas. Bacillus subtilis es un huésped atractivo para la producción de proteínas porque tiene la capacidad de secretar enzimas extracelulares directamente en el medio de cultivo. También tiene una gran capacidad excretora. Bacillus subtilis se ha utilizado para mejorar la calidad y cantidad de las proteínas extrañas secretadas como el interferón, la hormona del crecimiento, el pepsinógeno y el factor de crecimiento epidérmico. Sin embargo, B. subtilis produce y secreta altos niveles de proteasas extracelulares que degradan las proteínas extrañas secretadas. El bacilo también carece de vectores inducibles bien regulados, lo que limita la amplia aplicación del sistema B. subtilis.
Bacillus Anthracis
Bacillus anthracis es una bacteria formadora de esporas grampositivas que habita en el suelo. Al ingresar a un huésped humano, puede proliferar rápidamente y causar ántrax, una enfermedad que involucra tovemia y septicemia. Un ejemplo de los efectos negativos de Bacillus anthracis fue su uso potencial en la guerra biológica como se demostró en el sistema postal de los Estados Unidos en 2001. La cápsula que especifica el gen y los factores tóxicos responsables del ántrax se encuentran en dos plásmidos, pXO1 y pXO2, y la transcripción de estos genes. es activado por el regulador AtxA durante la multiplicación vegetativa. Los estudios de Bacillus anthracis se han centrado principalmente en la expresión de genes asociados con el factor de virulencia más establecido, la toxina del ántrax compuesta de antígenos protectores (AP). El antígeno protector de Bacillus anthracis es el principal inmunógeno protector en la vacuna humana actual contra el ántrax.
Bacillus Megaterium
Bacillus megaterium es uno de los bacilos más grandes encontrados en el suelo. Se encuentra en muchos nichos ecológicos porque crece en una amplia variedad de suministros de carbono. El sistema de expresión de B. megaterium proporciona una herramienta flexible y fácil de manejar para una producción de proteínas estable y de alto rendimiento. Esto se debe a varias razones; primero, B. megaterium no posee proteasas alcalinas que le permitan ser una buena clonación y expresión de proteínas extrañas sin degradación. En segundo lugar, la bacteria segrega fácilmente proteínas en el medio de crecimiento y, en tercer lugar, no se encuentran endotoxinas en la pared celular. Produce diversas enzimas, como la amilasa utilizada en las industrias del pan y la penicilina amidasa utilizada para fabricar antibióticos.
Bacillus Brevis
Bacillus brevis se ha utilizado con éxito para producir proteínas heterólogas (proteínas que difieren en estructura). No se han realizado muchos estudios sobre el bacilo corto, pero se sabe que produce proteínas solubles, que son insolubles cuando son producidas por el sistema E. coli. También es un huésped seguro que es fácil de cultivar y esterilizar. La principal desventaja que limita su uso es el bajo rendimiento de proteínas.