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Différents systèmes d'expression ont été développés aujourd'hui et sont très bien établis dans le commerce, en particulier pour l'obtention de protéines recombinantes. Les systèmes d'expression utilisés comprennent des cultures de mammifères et d'insectes, Escherichia coli et des bactéries. L'expression dans le bacille est le système dominant utilisé. Ferdinand Cohn fut le premier à décrire le genre Bacillus en 1872 et comprenait un grand nombre d'espèces bactériennes à Gram positif telles que Bacillus subtilis, Bacillus anthracis, Bacillus megaterium et Bacillus.
Bacillus subtilis
Bacillus subtilis est une bactérie à Gram positif communément trouvée dans le sol et ne contient qu'une seule membrane, ce qui en fait un cadre idéal pour la sécrétion de molécules organiques. Bacillus subtilis est un hôte attrayant pour la production de protéines car il a la capacité de sécréter des enzymes extracellulaires directement dans le milieu de culture. Il a également une grande capacité excrétrice. Bacillus subtilis a été utilisé pour améliorer la qualité et la quantité des protéines étrangères sécrétées telles que l'interféron, l'hormone de croissance, le pepsinogène et le facteur de croissance épidermique. Cependant, B. subtilis produit et sécrète des taux élevés de protéases extracellulaires qui dégradent les protéines étrangères sécrétées. Le bacille manque également de vecteurs inductibles bien régulés, ce qui limite la large application du système B. subtilis.
Bacillus Anthracis
Bacillus anthracis est une bactérie Gram positif formant des spores qui habite le sol. À son entrée dans un hôte humain, il peut rapidement proliférer et provoquer le charbon, une maladie impliquant la tovémie et la septicémie. Un exemple des effets négatifs de Bacillus anthracis était son utilisation potentielle dans la guerre biologique, comme le démontrait le système postal américain en 2001. La capsule de spécification du gène et les facteurs toxiques responsables du charbon sont situés sur deux plasmides, pXO1 et pXO2, ainsi que la transcription de ces gènes. est activé par le régulateur AtxA pendant la multiplication végétative. Les études sur Bacillus anthracis ont principalement porté sur l’expression de gènes associés au facteur de virulence le plus établi, la toxine du charbon, composée d’antigènes protecteurs (AP). L'antigène protecteur de Bacillus anthracis est le principal immunogène protecteur du vaccin humain actuel contre le charbon.
Bacillus Megaterium
Bacillus megaterium est l’un des plus gros bacilles que l’on trouve dans le sol. On le trouve dans de nombreuses niches écologiques car il se développe dans une grande variété de sources de carbone. Le système d'expression de B. megaterium fournit un outil flexible et facile à manipuler pour une production de protéines stable et à haut rendement. Ceci est dû à plusieurs raisons; Premièrement, B. megaterium ne possède pas de protéases alcalines lui permettant d’être un bon clonage et une bonne expression de protéines étrangères sans dégradation. Deuxièmement, la bactérie sécrète facilement des protéines dans le milieu de croissance et troisièmement, aucune endotoxine ne se trouve dans la paroi cellulaire. Il produit diverses enzymes, telles que l'amylase utilisée dans les industries du pain et la pénicilline amidase utilisée pour la fabrication d'antibiotiques.
Bacillus Brevis
Bacillus brevis a été utilisé avec succès pour produire des protéines hétérologues (protéines de structure différente). Il n’ya pas eu beaucoup d’études sur le bacillus brevis mais on sait qu’il produit des protéines solubles, qui sont insolubles lorsqu’elles sont produites par le système E. coli. C'est aussi un hôte sûr, facile à cultiver et à stériliser. Le principal inconvénient qui limite son utilisation est le faible rendement en protéines.