定向進化是人為設定的明確的目標，隻針對特定蛋白質的特定性質進行選擇。而在自然進化過程中，自然選擇使進化向有利於生物適應生存環境的方向發，環境的多樣性和適應方式的多樣性決定了進化方向的多樣性。從本質上來看，定向進化是達爾文進化論在分子水平上的延伸和應用。定向進化的理論被認為是生物學進入基因工程時代後最重要的成就之一。
目前，定向進化技術主要用於酶的改良、蛋白藥物的優化等領域。新型洗滌用酶，抗癌藥和新型疫苗等大批定向進化產品已陸續麵世。
酶定向進化的方法通常分3步：
① 通過隨機突變和(或)基因體外重組創造基因多樣性；
② 導入適當載體後構建突變文庫；
③ 通過高效的篩選手段，選擇陽性突變子。這個過程可重複循環，直至得到預期性狀的蛋白質。、
定向進化的主要實驗基礎就是以PCR技術為基礎的易錯PCR和DNA重排等。易錯PCR和DNA重排技術常被組合應用。
定向進化存在很多的局限性，最突出的是篩選容量過大，篩選過程複雜且費用昂貴、費時費力。所以，開發和建立高通量篩選技術是獲得性能更優良或全新酶基因的關鍵。目前，已發展出如噬菌體展示，核糖體展示，mRNA展示，細菌細胞表麵展示，酵母表麵展示技術，體外區室化IVC等篩選方法。
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