概念 
　　定點(diǎn)突變是指通過聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）等方法向目的DNA，片段（可以是基因組，也可以是質(zhì)粒）中引入所需變化（通常是表征有利方向的變化），包括堿基的添加、刪除、點(diǎn)突變等。定點(diǎn)突變能迅速、的提高DNA所表達(dá)的目的蛋白的性狀及表征，是基因研究工作中一種非常有用的手段。 
　　體外定點(diǎn)突變技術(shù)是研究蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能之間的復(fù)雜關(guān)系的有力工具，也是實(shí)驗(yàn)室中改造/優(yōu)化基因常用的手段。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定其功能，二者之間的關(guān)系是蛋白質(zhì)組研究的重點(diǎn)之一。對某個(gè)已知基因的特定堿基進(jìn)行定點(diǎn)改變、缺失或者插入，可以改變對應(yīng)的氨基酸序列和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，對突變基因的表達(dá)產(chǎn)物進(jìn)行研究有助于人類了解蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系，探討蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)/結(jié)構(gòu)域。而利用技術(shù)改造基因：比如野生型的綠色熒光蛋白（wtGFP）是在紫外光激發(fā)下能夠發(fā)出微弱的綠色熒光，經(jīng)過對其發(fā)光結(jié)構(gòu)域的特定氨基酸定點(diǎn)改造，現(xiàn)在的GFP能在可見光的波長范圍被激發(fā)（吸收區(qū)紅移），而且發(fā)光強(qiáng)度比原來強(qiáng)上百倍，甚至還出現(xiàn)了黃色熒光蛋白，藍(lán)色熒光蛋白等等。技術(shù)的潛在應(yīng)用領(lǐng)域很廣，比如研究蛋白質(zhì)相互作用位點(diǎn)的結(jié)構(gòu)、改造酶的不同活性或者動(dòng)力學(xué)特性，改造啟動(dòng)子或者DNA作用元件，提高蛋白的抗原性或者是穩(wěn)定性、活性、研究蛋白的晶體結(jié)構(gòu)，以及藥物研發(fā)、基因治療等等方面。 
單點(diǎn)突變 
　　對于單點(diǎn)突變，Stratagene公司的QuikChange Site-directed Mutagenesis kit是不錯(cuò)的選擇，通過巧妙設(shè)計(jì)，將質(zhì)粒技術(shù)變得簡單有效。準(zhǔn)備突變的質(zhì)粒必須是從常規(guī)E.coli中經(jīng)純化試劑盒（Miniprep）或者氯化銫純化抽提的質(zhì)粒。設(shè)計(jì)一對包含突變位點(diǎn)的引物（正、反向），和模版質(zhì)粒退火后用PfuTurbo聚合酶“循環(huán)延伸”，（所謂的循環(huán)延伸是指聚合酶按照模版延伸引物，一圈后回到引物5’端終止，再經(jīng)過反復(fù)加熱褪火延伸的循環(huán)，這個(gè)反應(yīng)區(qū)別于滾環(huán)擴(kuò)增，不會(huì)形成多個(gè)串聯(lián)拷貝。）正反向引物的延伸產(chǎn)物退火后配對成為帶缺刻的開環(huán)質(zhì)粒。DpnI酶切延伸產(chǎn)物，由于原來的模版質(zhì)粒來源于常規(guī)大腸桿菌，是經(jīng)dam甲基化修飾的，對DpnI敏感而被切碎（DpnI識別序列為甲基化的GATC，GATC在幾乎各種質(zhì)粒中都會(huì)出現(xiàn)，而且不止一次），而體外合成的帶突變序列的質(zhì)粒由于沒有甲基化而不被切開，因此在隨后的轉(zhuǎn)化中得以成功轉(zhuǎn)化，即可得到突變質(zhì)粒的克隆。這個(gè)試劑盒非常巧妙的利用甲基化的模版質(zhì)粒對DpnI敏感而合成的突變質(zhì)粒對DpnI酶切不敏感，利用酶切除去模版質(zhì)粒，得到突變質(zhì)粒，使得操作簡單有效。另外由于Pfu聚合酶是*的的高保真聚合酶之一，堪稱高保真聚合酶的“黃金標(biāo)準(zhǔn)”，是Stratagene的看家之寶，能夠有效避免延伸過程中不需要的錯(cuò)配。試劑盒采用的是低次數(shù)的循環(huán)延伸而非PCR，有助于減少無意錯(cuò)配。只需要一次酶切和轉(zhuǎn)化，實(shí)驗(yàn)可以在一天完成。這個(gè)試劑盒適用于質(zhì)粒大小不超過8Kb的質(zhì)粒。后來推出的QuikChange XL site-directed mutagenesis kit則是針對大于8Kb的質(zhì)粒的的，通過優(yōu)化試劑特別是其感受態(tài)細(xì)胞（XL10-Gold），使得較大的質(zhì)粒的也一樣簡單。QuikChange由于操作簡單快速，效率高（ >80%）而受到普遍歡迎，光是今年的前9個(gè)月就有超過400篇發(fā)表的論文中用到這個(gè)產(chǎn)品。 
　　的比較有特色的產(chǎn)品還有Clontech公司的Transformer Site-Directed Mutagenesis Kit，需要根據(jù)準(zhǔn)備突變的質(zhì)粒自行設(shè)計(jì)兩條引物（同一方向，對同一單鏈模版），一條包含計(jì)劃的序列，另一條引物包含質(zhì)粒上某一個(gè)單酶切位點(diǎn)，不過在單酶切位點(diǎn)中引入突變，這樣兩條引物除了所包含的突變位點(diǎn)，其他序列和質(zhì)粒上對應(yīng)位置的序列*一致，退火后和質(zhì)粒模版結(jié)合，通過T4 DNA聚合酶延伸，延伸反應(yīng)持續(xù)直到碰到另一條引物停止，兩段包含突變位點(diǎn)的延伸產(chǎn)物經(jīng)T4連接成環(huán)，和模版鏈組成雜和環(huán)，帶有兩處錯(cuò)配。單酶切反應(yīng)產(chǎn)物，直接轉(zhuǎn)化Ecoli BMH 71-18 mutS（錯(cuò)配修復(fù)缺陷株）。原來的雙鏈質(zhì)粒模版被切開而不能轉(zhuǎn)化，而雜和質(zhì)粒由于一條鏈上單酶切位點(diǎn)引入突變而不被切開，保持環(huán)狀質(zhì)粒得以轉(zhuǎn)化。轉(zhuǎn)化子的雜和雙鏈在E.coli的復(fù)制過程中分開，再經(jīng)過一輪提質(zhì)粒、單酶切、轉(zhuǎn)化，zui后得到純和的突變質(zhì)粒。這個(gè)試劑盒則是利用改造單酶切位點(diǎn)使得新合成的突變質(zhì)粒不被切開從而除去原來的模版質(zhì)粒。雖然這個(gè)試劑盒比上一個(gè)麻煩，但實(shí)際上是引入了兩個(gè)。只不過一個(gè)用于酶切除掉模版的反應(yīng)。 
多點(diǎn)突變 
　　有的時(shí)候研究可能需要多個(gè)位點(diǎn)的，比如改造酶的活性或者動(dòng)力學(xué)特性，研究蛋白之間的相互作用位點(diǎn)等，單點(diǎn)突變不能滿足實(shí)驗(yàn)的需要，重復(fù)進(jìn)行單點(diǎn)突變也非常浪費(fèi)時(shí)間。因而Stratagene公司又推出了QuikChange Multi Site-Directed Mutagenesis kit。zui多一次實(shí)驗(yàn)可以引入5個(gè)。這個(gè)試劑盒的原理和Clontech的相似，就是準(zhǔn)備多個(gè)帶突變的引物（同方向，對同一單鏈模版），退火后全部突變引物（不超過5個(gè)）都結(jié)合在同一環(huán)狀單鏈模版，PfuTurbo聚合酶延伸，碰到下一個(gè)引物就停止，各片斷經(jīng)連接成環(huán)，和單鏈模版組成雜和環(huán)，DpnI消化雙鏈模版，也消化雜和環(huán)中的模版，只留下新合成的帶多個(gè)突變的單鏈環(huán)（mutant ssDNA），得以轉(zhuǎn)化E.coli，形成雙鏈質(zhì)粒。資料表明，引入3個(gè)的效率為60%，5個(gè)的效率為30%。得到的其他質(zhì)粒是帶有較少的質(zhì)粒，以引入3個(gè)為例，就是有40% 左右的轉(zhuǎn)化質(zhì)粒是帶有1—2個(gè)不同的質(zhì)粒（因?yàn)榇嬖?—2個(gè)引物結(jié)合模版延伸形成單鏈環(huán)的可能）。這樣，一次實(shí)驗(yàn)可以得到不同數(shù)目突變的質(zhì)粒，對于研究蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系也是有用的。 
　　不同于的是基于PCR的隨機(jī)突變，通過改變PCR條件提高PCR過程中的隨機(jī)出錯(cuò)，這種方法適用于未知的蛋白質(zhì)，作全局性分析，所以有人稱為飽和突變（saturation mutagenesis）。不過這種方法由于沒有目的性，分析操作相當(dāng)繁瑣，并且不會(huì)出現(xiàn)一個(gè)位點(diǎn)2個(gè)以上堿基突變，因而應(yīng)用上有局限性。適用于蛋白結(jié)構(gòu)已有初步了解的基因，比PCR隨機(jī)突變更有目的性，也更為，簡單，同時(shí)改造基因更加“隨心所欲”。由于技術(shù)在蛋白質(zhì)組學(xué)中有這非常廣泛的應(yīng)用前景，相信這個(gè)技術(shù)在不遠(yuǎn)的將來還會(huì)有更大的改進(jìn)和發(fā)展，也必將為更多人熟悉應(yīng)用。 
[編輯本段]的意義 
　　根據(jù)生物學(xué)理論知識，基因會(huì)發(fā)生突變，突變可以自發(fā)，也可以誘發(fā)。但在加拿大生物化學(xué)家M·史密斯（1932－2000年）發(fā)明法之前，突變株的產(chǎn)生必須經(jīng)由自然界或用化學(xué)等方法誘使基因體突變。這類方法屬于隨機(jī)突變，突變株必須在生物形狀上有所改變，才能確定有突變發(fā)生，但除非用分子生物方法或遺傳方法找到此突變處，否則無法確定突變位置。也就是說，這種突變是盲目的。而史密斯發(fā)明的法卻是有目的的，該法可經(jīng)由設(shè)計(jì)好的寡核苷酸，在任何一個(gè)基因片段上進(jìn)行隨意或設(shè)計(jì)好的突變，也就是說，這種突變是預(yù)先設(shè)定好的，所以也有人將該法稱為“反遺傳法”。 
　　有意思的是這一給生命科學(xué)研究及應(yīng)用領(lǐng)域帶來革命性突破的方法竟然是史密斯和其同事在喝咖啡時(shí)閑聊出來的?，F(xiàn)在，幾乎每個(gè)生物實(shí)驗(yàn)室都會(huì)用法來研究基因或蛋白質(zhì)的功能。法的應(yīng)用不僅廣泛用于基因工程技術(shù)領(lǐng)域，還可用于農(nóng)業(yè)培育抗蟲、抗病的良種，用于醫(yī)學(xué)矯正遺傳病、治療癌癥等病。