Usmjerena evolucija

Dio serije o
Evoluciji
Dijagram divergencije modernih taksonomskih grupa iz zajedničkog pretka
Ključne teme Uvod u evoluciju Zajednički predak Dokazi evolucije
Procesi i ishodi Populacijska genetika Varijacija Raznolikost Mutacija Selekcija Adaptacija Polimorfizam Genetički drift Genski tok Specijacija Adaptivna radijacija Kooperacija Koevolucija Divergentna evolucija Konvergentna evolucija Paralelna evolucija Izumiranje
Prirodna historija Porijeklo života Historija života Hronologija života Evolucija čovjeka Filogenetsko stablo Biološka raznolikost Biogeografija Taksonomija Evolucija taksonomije Kladistika Tranzicija fosila Masovna izumiranja
Historija teorije evolucije Pregled Renesansa Prije Darwina Darwin Porijeklo vrsta Prije sinteze Moderna sinteza Molekulska evolucija Evo-devo Trenutna istraživanja Historija paleontologije (hronologija)
Polja po oblastima Primjene evolucije Biosocijalna kriminologija Ekološka genetika Evolucijska estetika Evolucijska antropologija Evolucijsko računarstvo Evolucijska ekologija Evolucijska ekonomija Evolucijska epistemologija Evolucijska etika Evolucijska teorija igara Evolucijska lingvistika Evolucijska medicina Evolucijska neuronauka Evolucijska fiziologija Evolucijska psihologija Eksperimentalna evolucija Filogenetika Paleovirologija Selektivno križanje Biosistematika Univerzalni darvinizam
Socijalne implikacije Evolucija kao činjenica i teorija Socijalni efekt Kontroverza kreacije-evolucije Prigovori evoluciji Nivo podrške
Kategorija:Evolucijska biologija
p r u

Usmjerena evolucija ili dirigirana evolucija je metod koja se koristi za proizvodnju enzima u industrijske ili medicinske svrhe.

Metod je oblik proteinkog inženjeratva koji oponaš prirodno odabiranje.^[1]

Osnovna ideja je sastaviti gen putem ponovljenih rundi mutacija, kako bi se napravila biblioteka varijanti. Selekcijom se izoliraju geni sa željenom funkcijom. Oni su predložak za sljedeću rundu.^[2]

To se može učiniti in vivo (u živim ćelijama bakterija ili kvasaca) ili in vitro (bez rastvora ili mikro-kapljica).

Testiranje više mutanata povećava šanse da se pronađe onaj sa željenim svojstvima.^[3]

Tokom evolucije in vivo, svaka ćelija (obično bakterijska ili kvaščeva) se transformira putem plazmida, koji sadrži drugog člana bibliotečke varijante. Samo se gen od interesa razlikuje između ćelija, a svi ostali geni ostaju isti.

Ćelije eksprimiraju protein u citoplazmi ili površini plazmamembrana, gdje se može testirati njegova funkcija. Prednost ovog formata je selekcija svojstava u ćelijskom okruženju, što je korisno kada se evoluirani protein ili RNK trebaju koristiti u živim organizmima.^[4]

Kada se radi bez ćelija, metod koristi transkripciju i translaciju in vitro za proizvodnju proteina ili RNK slobodnih u rastvoru ili unutar vještačnih mikrokapi. To ima prednost što omogućava varijaciju više uvjeta (npr. temperatura, rastvarači). Može eksprimirati proteine koji bi bili toksični za ćelije. Dalje, eksperimenti evolucije in vitro mogu stvoriti daleko veće biblioteke (do 10¹⁵) jer biblioteke DNK ne moraju biti ubačeni u ćelije. To često ograničava ono što se može učiniti.

1. ^ Stephen Lutz 2010. Beyond directed evolution - semi-rational protein engineering and design. Curr Opin Biotechnol. 21(6): 734–743.
2. ^ Voigt C.A; Kauffman S. & Wang Z.G. 2000. "Rational evolutionary design: the theory of in vitro protein evolution". Advances in protein chemistry. 55: 79–160. doi:10.1016/s0065-3233(01)55003-2. PMID 11050933.CS1 održavanje: više imena: authors list (link)
3. ^ Dalby P.A. 2011. "Strategy and success for the directed evolution of enzymes". Current Opinion in Structural Biology. 21 (4): 473–80. doi:10.1016/j.sbi.2011.05.003. PMID 21684150.
4. ^ Badran A.H. & Liu D.R. 2014. "In vivo continuous directed evolution". Current Opinion in Chemical Biology. 24C: 1–10. doi:10.1016/j.cbpa.2014.09.040. PMID 25461718.