Oggi sono stati sviluppati vari sistemi di espressione che sono molto ben affermati commercialmente, in particolare per ottenere proteine ricombinanti. I sistemi di espressione utilizzati comprendono colture di mammiferi e insetti, Escherichia coli e batteri. L'espressione nel bacillo è il sistema prominente che viene utilizzato. Ferdinand Cohn è stato il primo a descrivere il genere Bacillus nel 1872 e comprende un gran numero di specie batteriche gram-positive come Bacillus subtilis, Bacillus anthracis, Bacillus megaterium e Bacillus.
Bacillus Subtilis
Bacillus subtilis è un batterio gram-positivo che si trova comunemente nel suolo e contiene solo una singola membrana che lo rende una struttura ideale per la secrezione di molecole organiche. Il bacillus subtilis è un ospite attraente per la produzione di proteine perché ha la capacità di secernere enzimi extracellulari direttamente nel terreno di coltura. Ha anche una grande capacità escretoria. Il bacillus subtilis è stato usato per migliorare la qualità e la quantità delle proteine estranee secrete come interferone, ormone della crescita, pepsinogeno e fattore di crescita epidermico. Tuttavia, B. subtilis produce e secerne alti livelli di proteasi extracellulari che degradano le proteine estranee secrete. Il bacillo manca anche di vettori inducibili ben regolati che limitano l'ampia applicazione del sistema B. subtilis.
Bacillus Anthracis
Il bacillus anthracis è una spora gram-positiva che forma batteri che risiedono nel terreno. All'ingresso in un ospite umano, può rapidamente proliferare e causare antrace, una malattia che coinvolge tovemia e setticemia. Un esempio degli effetti negativi di Bacillus anthracis è stato il suo potenziale utilizzo nella guerra biologica, come dimostrato nel sistema postale americano nel 2001. Il gene che specifica la capsula e i fattori tossici responsabili dell'antrace si trovano su due plasmidi, pXO1 e pXO2 e la trascrizione di questi geni viene attivato dal regolatore AtxA durante la moltiplicazione vegetativa. Gli studi su Bacillus anthracis si sono concentrati principalmente sull'espressione di geni associati al fattore di virulenza più consolidato, la tossina di antrace composta da antigeni protettivi (PA). L'antigene protettivo del Bacillus anthracis è il principale immunogeno protettivo nell'attuale vaccino umano contro l'antrace.
Bacillus Megaterium
Il Bacillus megaterium è uno dei più grandi bacilli presenti nel suolo. Si trova in molte nicchie ecologiche perché cresce in un'ampia varietà di riserve di carbonio. Il sistema di espressione del B. megaterium offre uno strumento flessibile e maneggevole per la produzione di proteine stabile e ad alto rendimento. Ciò è dovuto a diversi motivi; in primo luogo, il B. megaterium non possiede proteasi alcaline che gli consentono di essere una buona clonazione ed espressione di proteine estranee senza degrado. In secondo luogo, il batterio secerne prontamente le proteine nel mezzo di crescita e, in terzo luogo, non si trovano endotossine nella parete cellulare. Produce diversi enzimi, come l'amilasi utilizzata nelle industrie del pane e la penicillina amidasi utilizzata per produrre antibiotici.
Bacillus Brevis
Il bacillus brevis è stato usato con successo per produrre proteine eterologhe (proteine che differiscono nella struttura). Non sono stati condotti molti studi sul bacillus brevis, ma è noto che producono proteine solubili, che sono insolubili quando prodotte dal sistema E. coli. È anche un host sicuro che è facile da coltivare e sterilizzare. Il principale svantaggio che ne limita l'uso è la bassa resa di proteine.
