L'evoluzione diretta (DE) è un metodo utilizzato per produrre enzimi per scopi industriali o medici.
Il metodo è l'ingegneria delle proteine che imita la selezione naturale.
L'idea di base è quella di sottoporre un gene a ripetuti cicli di mutazione, di fare una biblioteca di varianti. La selezione isola i geni con la funzione desiderata. Sono un modello per il prossimo ciclo.
Questo può essere fatto in vivo (in cellule viventi di batteri o lieviti), o in vitro (libero in soluzione o micro gocce).
Testando più mutanti si aumentano le possibilità di trovarne uno con le proprietà desiderate.
Durante l'evoluzione in vivo, ogni cellula (di solito batteri o lieviti) viene trasformata con un plasmide contenente un diverso membro della libreria delle varianti. Solo il gene di interesse differisce tra le cellule, mentre tutti gli altri geni vengono mantenuti uguali.
Le cellule esprimono la proteina sia nel loro citoplasma che nella loro superficie dove la sua funzione può essere testata. Questo formato ha il vantaggio di selezionare per le proprietà in un ambiente cellulare, che è utile quando la proteina evoluta o RNA deve essere utilizzato in organismi viventi.
Quando fatto senza cellule, DE utilizza la traduzione in vitro della trascrizione per produrre proteine o RNA libero in soluzione o all'interno di micro gocce artificiali. Questo ha il vantaggio di permettere più condizioni (ad esempio temperatura, solventi). Può esprimere proteine che sarebbero tossiche per le cellule. Inoltre, gli esperimenti di evoluzione in vitro possono generare biblioteche molto più grandi (fino a 1015) perché il DNA della biblioteca non deve essere inserito nelle cellule. Questo spesso limita ciò che può essere fatto.
