Направленная эволюция (DE) является методом, используемым для производства ферментов для промышленных или медицинских целей.
Метод - белковая инженерия, имитирующая естественный отбор.
Основная идея заключается в том, чтобы пропустить ген через повторяющиеся раунды мутации, создать библиотеку вариантов. Отбор выделяет гены с нужной функцией. Они являются шаблоном для следующего раунда.
Это можно сделать in vivo (в живых клетках бактерий или дрожжей) или in vitro (свободные в растворе или микрокапельках).
Тестирование большего количества мутантов увеличивает шансы найти мутанта с нужными свойствами.
Во время эволюции in vivo каждая клетка (обычно бактерии или дрожжи) трансформируется плазмидой, содержащей различный член библиотеки вариантов. Между клетками различается только интересующий их ген, при этом все остальные гены остаются неизменными.
Клетки экспрессируют белок либо в цитоплазме, либо на поверхности, где его функция может быть проверена. Преимущество такого формата заключается в выборе свойств в клеточной среде, что полезно при использовании развитого белка или РНК в живых организмах.
При отсутствии клеток ДЭ использует трансляцию in vitro транскрипции для получения белков или РНК, не содержащих РНК в растворе или внутри искусственных микрокапель. Преимущество этого метода заключается в том, что он допускает большее количество условий (например, температуру, растворители). Она может экспрессировать белки, которые были бы токсичны для клеток. Более того, эксперименты по эволюции in vitro могут генерировать гораздо более крупные библиотеки (до 1015), потому что библиотечную ДНК не нужно вставлять в клетки. Это часто ограничивает то, что может быть сделано.
