DNA改组(DNA shuffling)是目前最方便、有效的一种分子水平的体外定向进化技术，该技术同倾向错误PCR (Error-prone PCR) 相结合，通过对单基因或相关基因家族的靶序列进行多轮随机诱变、重组和高通量的筛选，可以有效富集正突变，去除负突变，提高突变文库的丰度，创造新基因和获得期望功能的蛋白质。
来自湖南师范大学生命科学学院
微生物分子生物学湖南省重点实验室的研究人员对这一重要技术进行了总结和展望，并提出了DNA改组的创新，发展和改组过程中应当注意的问题。
DNA改组由由美国的Stemmer于1994年首先提出，经后人的不断创新和改进，现已发展成为比较完善的技术体系。作为一种高通量的突变和筛选技术，不仅可以实现基因序列的点突变，还可以实现其它突变技术不能实现的基因片段插入、缺失、倒转和整合等，而且可以反复改组，实现突变的优势积累效应。
现阶段该技术以无以伦比的优越性已发展成为比较普遍的研究核酸和蛋白质体外定向分子进化的一种强有力的技术。并以强大的生命力，已在基础理论研究、医药研究和工业酶改造等方面取得了令人瞩目的成就。
DNA改组实际上是依赖于PCR的体外诱变技术。它是将单个基因或相关基因家族的靶序列通过物理或化学方法随机片段化，由于这些小片段之间具有一定的同源性，通过无引物PCR和有引物PCR组装成全长的嵌合体基因即嵌合体文库。然后对嵌合体文库进行高通量或超高通量的筛选，选择具有改进功能或全新功能的突变体作为下轮DNA改组的模板，重复上述步骤，进行多轮改组和高通量的筛选，直到获得理想的突变体。
这一方法作为体外直接进化的有力工具已经受到人们的极大关注，并得到突飞猛进的发展。StemmerWPCＣ对β-内酰胺酶成功地进行了改组，经过3轮改组和和两轮同野生型DNA的回交去除了负突变，并筛选到了最低抑制浓度(640g/ml)的突变子，其活性同野生型相比提高了32000倍。MinagawaH等将来自绿色气球菌(Aerococcusviridans)的乳酸氧化酶基因进行了改组，经过３轮的改组和筛选，获得了一个热稳定性得到提高的变种，结果表明有6处发生了突变(E160G/V198I/G36S/T103S/A232S/F277Y),在70℃的半寿期同野生菌株相比提高了36倍。FanYH等对白僵菌几丁质酶基因(Beauveriabassinana,chitinase,Bbchit1)成功地进行了改组，通过三轮改组构建了一个有150000个插入的文库，并筛选到两个变种SHU1和SHU2，同野生型相比其几丁质酶活性分别增加了36%和56%。DNA改组所取得的丰硕成果使人们倍受鼓舞，促使人们不断探索更广的领域。
到目前为止，DNA改组的研究成果主要涉及到以下几个方面：提高蛋白质的功能（酶活，底物特异性，热稳定性和抗体的产量），开发新的代谢途径，医药研究（生物制药、疫苗研制、基因治疗），改变离子通道，改造报告基因和创造新的毒素基因等。该技术也不断用于研究蛋白质结构和功能之间的关系，解释生物分子系统进化的重要性，提高蛋白质在极端环境中的适应能力，提高重组蛋白的生物合成能力，提高分子间和蛋白质间的相互作用等。随着基因工程技术，蛋白质工程技术，高通量筛选技术和生物信息学的迅速发展，DNA改组必将开拓更多的应用领域，人们可以在体外大大加快生物进化的速度，创造出一系列具有重要商业价值的基因和蛋白，将会对人们生活的各个领域产生革命性的变革。
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