大腸杆菌是最常用的宿主細胞，但大腸杆菌沒有能力將所表達的蛋白質產物分泌到胞外，一般在胞內形成包含體。包含體的分離需要細胞破碎，而且包含體不溶於水，也沒有生物活性。一般需要重新溶解並折疊複性後才具有生物活性。這一過程時間很長而且活性收率往往很低。為了克服這一缺點，如果在質粒設計時就加上一段信號肽基因，就有可能實現目標蛋白質的分泌型表達。目的基因的分泌型表達有兩種情形：目標蛋白分泌到細胞周質中或目標蛋白轉運到細胞周質後，再分泌到細胞外。
常用的大腸杆菌信號肽有PhoA，LamB，OmpA和STII的導肽。通過與這些導肽的融合，已經有多種蛋白質實現了分泌型表達，如：人生長激素，人幹擾素，人表皮生長因子，牛生長因子等。但是，目標蛋白與信號肽的融合並不能保證產物一定會分泌到胞外，分泌到細胞周質中的目標蛋白也不一定是可溶的。通過添加非代謝性糖和降低表達速率能增加其溶解性。對於以大腸杆菌作為宿主細胞的表達係統而言，要順利實現分泌型表達還有許多問題有待於解決。
另一類分泌型表達係統則從破壞細胞壁的結構著手。例如：將目標蛋白和細胞壁裂解酶基因同時轉化到宿主細胞中，在細菌生長到一定階段後加入誘導劑後，在目標蛋白質開始表達的同時，細胞壁裂解酶也開始表達並破壞細胞壁的結構，使表達的目標蛋白質釋放到胞外。這種方法已經在基因工程菌生產聚羥基烷酸時取得成功。
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