大肠杆菌是最常用的宿主细胞，但大肠杆菌没有能力将所表达的蛋白质产物分泌到胞外，一般在胞内形成包含体。包含体的分离需要细胞破碎，而且包含体不溶于水，也没有生物活性。一般需要重新溶解并折叠复性后才具有生物活性。这一过程时间很长而且活性收率往往很低。为了克服这一缺点，如果在质粒设计时就加上一段信号肽基因，就有可能实现目标蛋白质的分泌型表达。目的基因的分泌型表达有两种情形：目标蛋白分泌到细胞周质中或目标蛋白转运到细胞周质后，再分泌到细胞外。

常用的大肠杆菌信号肽有PhoA，LamB，OmpA和STII的导肽。通过与这些导肽的融合，已经有多种蛋白质实现了分泌型表达，如：人生长激素，人干扰素，人表皮生长因子，牛生长因子等。但是，目标蛋白与信号肽的融合并不能保证产物一定会分泌到胞外，分泌到细胞周质中的目标蛋白也不一定是可溶的。通过添加非代谢性糖和降低表达速率能增加其溶解性。对于以大肠杆菌作为宿主细胞的表达系统而言，要顺利实现分泌型表达还有许多问题有待于解决。

另一类分泌型表达系统则从破坏细胞壁的结构着手。例如：将目标蛋白和细胞壁裂解酶基因同时转化到宿主细胞中，在细菌生长到一定阶段后加入诱导剂后，在目标蛋白质开始表达的同时，细胞壁裂解酶也开始表达并破坏细胞壁的结构，使表达的目标蛋白质释放到胞外。这种方法已经在基因工程菌生产聚羟基烷酸时取得成功。