Напра́вленная эволю́ция белко́в, процесс ускорения эволюционных изменений и отбора белковых молекул с новыми усовершенствованными и заданными функциями в лабораторных условиях с использованием различных методов белковой инженерии: случайного мутагенеза (имитация естественной эволюции), перестановок ДНК (имитация рекомбинации) и др. Процесс не требует точного знания структуры белков, но задействует вычислительные средства с высокой пропускной способностью. Общая схема направленной эволюции белков включает в себя несколько этапов: выбор исходных наиболее подходящих белковых молекул; внесение мутаций в последовательность ДНК гена, кодирующего выбранный белок; загрузку мутировавших последовательностей ДНК в бактерии, которые начинают воспроизводить белки с новыми свойствами; анализ полученных новых вариантов белков и выбор самых перспективных с точки зрения нужных свойств; повторение для отобранных последовательностей процедуры искусственного мутагенеза многократно, до тех пор, пока не будет получен конечный белок с желаемыми свойствами (Yang K. K. Machine-learning-guided directed evolution for protein engineering / K. K. Yang, Z. Wu, F. H. Arnold // Nature Methods. 2019. Vol. 16, № 8. P. 687–694).

Схема метода направленной эволюции белков.Схема метода направленной эволюции белков.