結構生物化學/DNA重組技術/設計基因
一個典型的基因設計週期從定義一個目標蛋白開始。從那裡開始，科學家使用基因設計器計算機程式，輸入來自各種來源的資訊，例如功能表徵資料、序列比對或與所需蛋白質相關的 3D 結構資訊。二級結構資訊被註釋，活性域中的氨基酸（例如 - 參與配體結合位點、暴露於水或形成晶體接觸）被標記，並生成多個氨基酸序列變體。下一步是將設計好的氨基酸序列反翻譯成核酸序列。該程式將根據使用者輸入的定義標準生成最佳化的核酸序列，例如高度表達蛋白的密碼子最佳化、抑制強 mRNA 結構形成元件以及避免不必要的限制性位點。最後，輸出完整基因的序列。採用這種新的蛋白質設計方法，可以更快地測試異源表達的蛋白質，並將失敗率降到最低。
基因/蛋白質設計目前正在被用於許多重要的應用，包括
1. 免疫毒素 - 由抗體基因和毒素基因組成的嵌合蛋白，可用於殺死被抗體識別的細胞
2. 合成疫苗 - 重組 DNA 以建立病毒的非感染性衣殼蛋白
3. 自然界中不存在的全新基因和蛋白質
4. 新的酶
5. 新藥
6. 瘧疾、炭疽、HIV、阿爾茨海默病和各種癌症的疾病研究