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Concept
Évolution dirigée
Résumé
vignette|500x500px|Exemple d'évolution dirigée en comparaison à l'évolution naturelle. Le cycle interne indique 3 étapes du cycle d'évolution dirigée avec le processus naturel correspondant imité indiqué entre parenthèses. Le cycle externe montre les étapes d'une expérience typique. Les symboles en rouge vif correspondent aux variants fonctionnels, les symboles en rouge pâle correspondent aux variants avec une fonction réduite.
L'évolution dirigée (ED) est une méthode utilisée en ingénierie des protéines qui imite le processus de sélection naturelle pour "diriger" l'évolution des protéines ou des acides nucléiques vers un certain objectif défini par l'utilisateur. Cette méthode consiste à soumettre un gène à des cycles itératifs de mutagénèse (ce qui crée une banque de variants), de sélection (qui permet d'exprimer des variants et d'isoler des membres possédant la fonction que l'on recherche) et d'amplification (ce qui génère un modèle pour le cycle suivant). Elle peut être mise en place in vivo (dans des cellules vivantes), ou in vitro (cellules libres en solution ou dans des microgouttes). L'évolution dirigée est utilisée à la fois en ingénierie des protéines comme alternative à la conception rationnelle des protéines modifiées, ainsi que dans les études des principes évolutifs fondamentaux en environnement contrôlé en laboratoire.
gauche|vignette|300x300px|L'évolution dirigée est analogue à l'escalade d'une colline dans un paysage adaptatif où l'élévation représente la propriété d'intérêt. Chaque cycle de sélection échantillonne des mutants de tous les côtés du modèle de départ (1), et sélectionne le mutant avec l'élévation la plus haute, qui est ainsi celui qui escalade la colline. Ce processus est répété jusqu'à ce qu'un sommet local soit atteint (2).
L'évolution dirigée est une imitation du cycle naturel de l'évolution dans le cadre d'un dispositif en laboratoire. L'évolution requiert trois choses pour avoir lieu : qu'il y ait de la variation (diversité génétique) entre les réplicats, que cette variation cause des différences dans la fitness sur laquelle la sélection agit, et enfin que cette variation soit héritable.
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Proximité ontologique