概念
定點突變是指通過聚合酶鏈式反應（PCR）等方法向目的DNApian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、點突變等。定點突變能迅速、的提高DNA所表達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。
體外定點突變技術是研究蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能之間的復雜關系的有力工具，也是實驗室中改造/優(yōu)化基因常用的手段。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定其功能，二者之間的關系是蛋白質(zhì)組研究的重點之一。對某個已知基因的特定堿基進行定點改變、缺失或者插入，可以改變對應的氨基酸序列和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，對突變基因的表達產(chǎn)物進行研究有助于人類了解蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的關系，探討蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)/結(jié)構(gòu)域。而利用技術改造基因：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)光強度比原來強上百倍，甚至還出現(xiàn)了黃色熒光蛋白，藍色熒光蛋白等等。技術的潛在應用領域很廣，比如研究蛋白質(zhì)相互作用位點的結(jié)構(gòu)、改造酶的不同活性或者動力學特性，改造啟動子或者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。
單點突變
對于單點突變，Stratagene公司的QuikChange Site-directed Mutagenesis kit是不錯的選擇，通過巧妙設計，將質(zhì)粒技術變得簡單有效。準備突變的質(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。設計一對包含突變位點的引物（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)過反復加熱褪火延伸的循環(huán)，這個反應區(qū)別于滾環(huán)擴增，不會形成多個串聯(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“黃金標準”，是Stratagene的看家之寶，能夠有效避免延伸過程中不需要的錯配。試劑盒采用的是低次數(shù)的循環(huán)延伸而非PCR，有助于減少無意錯配。只需要一次酶切和轉(zhuǎn)化，實驗可以在一天完成。這個試劑盒適用于質(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個月就有超過400篇發(fā)表的論文中用到這個產(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)準備突變的質(zhì)粒自行設計兩條引物（同一方向，對同一單鏈模版），一條包含計劃的序列，另一條引物包含質(zhì)粒上某一個單酶切位點，不過在單酶切位點中引入突變，這樣兩條引物除了所包含的突變位點，其他序列和質(zhì)粒上對應位置的序列*一致，退火后和質(zhì)粒模版結(jié)合，通過T4 DNA聚合酶延伸，延伸反應持續(xù)直到碰到另一條引物停止，兩段包含突變位點的延伸產(chǎn)物經(jīng)T4連接成環(huán)，和模版鏈組成雜和環(huán)，帶有兩處錯配。單酶切反應產(chǎn)物，直接轉(zhuǎn)化Ecoli BMH 71-18 mutS（錯配修復缺陷株）。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。這個試劑盒則是利用改造單酶切位點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。雖然這個試劑盒比上一個麻煩，但實際上是引入了兩個。只不過一個用于酶切除掉模版的反應。
多點突變
有的時候研究可能需要多個位點的，比如改造酶的活性或者動力學特性，研究蛋白之間的相互作用位點等，單點突變不能滿足實驗的需要，重復進行單點突變也非常浪費時間。因而Stratagene公司又推出了QuikChange Multi Site-Directed Mutagenesis kit。zui多一次實驗可以引入5個。這個試劑盒的原理和Clontech的相似，就是準備多個帶突變的引物（同方向，對同一單鏈模版），退火后全部突變引物（不超過5個）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個的效率為60%，5個的效率為30%。得到的其他質(zhì)粒是帶有較少的質(zhì)粒，以引入3個為例，就是有40% 左右的轉(zhuǎn)化質(zhì)粒是帶有1—2個不同的質(zhì)粒（因為存在1—2個引物結(jié)合模版延伸形成單鏈環(huán)的可能）。這樣，一次實驗可以得到不同數(shù)目突變的質(zhì)粒，對于研究蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的關系也是有用的。
不同于的是基于PCR的隨機突變，通過改變PCR條件提高PCR過程中的隨機出錯，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，分析操作相當繁瑣，并且不會出現(xiàn)一個位點2個以上堿基突變，因而應用上有局限性。適用于蛋白結(jié)構(gòu)已有初步了解的基因，比PCR隨機突變更有目的性，也更為，簡單，同時改造基因更加“隨心所欲”。由于技術在蛋白質(zhì)組學中有這非常廣泛的應用前景，相信這個技術在不遠的將來還會有更大的改進和發(fā)展，也必將為更多人熟悉應用。
的意義
根據(jù)生物學理論知識，基因會發(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)由自然界或用化學等方法誘使基因體突變。這類方法屬于隨機突變，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)由設計好的寡核苷酸，在任何一個基因片段上進行隨意或設計好的突變，也就是說，這種突變是預先設定好的，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研究及應用領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閑聊出來的。現(xiàn)在，幾乎每個生物實驗室都會用法來研究基因或蛋白質(zhì)的功能。法的應用不僅廣泛用于基因工程技術領域，還可用于農(nóng)業(yè)培育抗蟲、抗病的良種，用于醫(yī)學矯正遺傳病、治療癌癥等病。