什么是枯草芽孢杆菌表达系统？它有哪些优缺点？

　　枯草芽孢杆菌，学名叫做Bacillus subtilis，是一种广泛应用于工业蛋白生产的革兰氏阳性细菌。和大肠杆菌不同，枯草芽孢杆菌没有外层膜，所以能够直接将分泌的蛋白释放到培养基中，在原核蛋白表达中，可以说是一种理想的蛋白表达菌株。那么作为一种潜能巨大的原核表达系统，它的优质到底表现在哪些方面呢?且让普健生物为您一一道来。

　　1、安全可靠

　　枯草芽孢杆菌具备食品级的安全性，被欧洲食品安全局认定为可用于食品发酵的菌种，在现实生活中的很多食品工艺中，都能见到它的身影。和大肠杆菌不同，枯草芽孢杆菌的细胞壁组成相对更为简单，仅包含肽聚糖和磷壁酸，而且分泌的蛋白产品中不会出现热源性脂多糖(内毒素)等物质，在日常生产中，可以省去除内毒素这个步骤，减少了资源的消耗。

　　2、高产高效

　　同为原核表达中的常用手段，大肠杆菌和枯草芽孢杆菌虽然都可以在短时间内实现表达和积累大量目标蛋白，但大肠杆菌却需要对菌体进行进一步的破胞处理，过程相对麻烦。而枯草芽孢杆菌则仅要进行简单的处理，通过发酵上清就能得到纯度较高的蛋白，并且表达的蛋白在多数情况下具有天然构象和生物活性。

　　枯草芽孢杆菌中至少含有四种蛋白分泌的途径，其中Sec 分泌途径是主要分泌途径。除此之外，枯草芽孢杆菌拥有良好的发酵生产技术，目前大部分商业化的蛋白水解酶和淀粉酶都是通过枯草芽孢杆菌发酵而来。

　　虽然说利用枯草芽孢杆菌表达外源蛋白具备强大的潜力，但是，其也有存在相应的短板，比如其自身胞外的蛋白酶会对表达所得的产物进行降解、遗传操作相对困难、外源蛋白有时得不到有效的表达等等。不过普健生物却能成功避开以上的几个问题使外源目标蛋白在枯草芽孢杆菌表达系统中有效表达，这主要得益于以下三个方面的优势：

　　1、丰富的表达宿主

　　因为枯草芽孢杆菌不存在明显的密码子偏爱性，在进行外源蛋白的表达时，无需进行DNA序列的优化。而且普健生物拥有的多种枯草芽孢杆菌表达宿主中，1012 wild type宿主菌是最常用到的，可作为胞内和胞外表达的通用菌;168 Marburg遗传背景清楚，是研究枯草芽孢杆菌的标准菌株;AS1作为胞内表达的备用菌株，常用于表达外源蛋白。而胞外蛋白酶缺陷菌株WB800N能有效解决由于枯草芽孢杆菌丰富的蛋白酶导致的蛋白表达产物降解问题。

　　2、给力的表达载体

　　大部分的枯草芽孢杆菌内都不含内源性质粒，一般来说，其无法识别大肠杆菌中的启动子。现阶段普遍使用的质粒载体是由枯草芽孢杆菌隐性质粒与大肠杆菌质粒构成的穿梭载体，可在大肠杆菌中完成基因片段的连接克隆等遗传操作，然后转入枯草芽孢杆菌进行外源基因的表达。AtaGenix使用的pHT系列载体拥有枯草芽孢杆菌的σA-依赖性的强启动子，配以groE启动子和lac操纵子，能够通过IPTG诱导来启动外源基因的表达。通过添加枯草芽孢杆菌中编码α-淀粉酶的amyQ基因的信号肽编码区域，构成了能够将目标蛋白有效分泌至胞外的表达载体，如pHT43。

　　3、有效的转化手段

　　枯草芽孢杆菌早期比较通用的转化方法是Spizizen转化法(接合转化)，但在枯草芽孢杆菌的生长周期中能自发形成感受态的菌株极少，并且感受态保存时间短暂。电转化法操作简单并且转化率相对较高，AtaGenix通过优化电转条件(上图为AtaGenix实验室的电转仪实拍)，将其用于枯草芽孢杆菌的转化，可以有效缩短转化时间并使转化阳性率达到90%以上。