事实上，在许多个体中已发现一些变异蛋白，伴有氨基酸的插入、丢失、或替换，但蛋白质仍保持正常功能。如前所述，将枯草杆菌蛋白酶催化部位Ser221邻近的Met222置换，可以提高该酶蛋白的抗氧化性，又能保持酶的催化活性，就是一个典型的例子。随着蛋白质三维结构分析技术的不断发展，借助于电脑对蛋白质结构域与功能域信息的处理及设计，采用定点诱变技术从基因水平改变氨基酸编码顺序即可获得与天然蛋白质的理化性质相异而生物活性相似的突变蛋白质。
生物技术的兴起使得分子生物学的理论与工程实践紧密结合。20世纪70年代初期，DNA重组技术诞生，并成功地应用于基因操作，从而产生了基因工程。而基因工程的诞生，特别是DNA重组技术和基因定点诱变等技术的建立，使我们有可能从基因水平改造蛋白质分子中氨基酸的序列，为蛋白质工程的诞生，奠定了技术基础。所谓基因定点诱变，就是在DNA水平上，通过对蛋白质结构基因中某个或某些氨基酸编码顺序加以改变，从而改变蛋白质结构的技术。该技术不仅可用于改造天然蛋白质，而且可以用于确定蛋白质中每一个氨基酸在结构和功能上的作用，以收集有关氨基酸线形顺序与其空间构象和生物学活性之间的对应关系，为人工改造蛋白质提供理论依据。
总之，蛋白质结构和动力学研究是蛋白质结构与功能关系研究的重要手段，而改造蛋白质结构，则依靠基因工程，基因工程的发展从技术上提供了改变蛋白质个别氨基酸残基或肽段的手段，使结构改变已能在实验室实施，二者结合则产生了蛋白质工程。
二、蛋白质工程的研究内容
（一）利用已知蛋白质一级结构的信息作为应用研究
蛋白质的结构决定蛋白质的功能和理化性质，而蛋白质功能区的某个或某些氮基酸残基可能在维持蛋白质的结构、功能、理化性质中起重要作用。因此，定点改变这些氨基酸序列，即可能改变蛋白质的功能和特性，使之更适合于工业化生产的要求。随着蛋白质结构与功能关系研究技术以及基因工程技术的发展，上述设想已不再是可想而不可及。通过蛋白质结构与功能研究，利用蛋白质构型信息的图像和程序分析，即可找出与蛋白质功能和特性密切相关的氨基酸序列，而采用定点诱变与盒式突变技术定向改变编码蛋白质的基因，即可改造蛋白质的结构，使它们的生物功能及理化特性得到改变。如前所述枯草杆菌蛋白酶之所以易被氧化失活，是由于催化部位的Ser221邻近的Met222易被氧化成硫氢化物，若以其他氨基酸取代Met222，则可提高酶的氧化稳定性而又不影响其催化活性。这是结构分析和定点突变改造蛋白质的成功范例。枯草杆菌蛋白酶可作为洗涤剂的添加剂，但由于其只能水解Phe羧基所形成的肽键，底物作用范围过窄而限制了洗涤剂的高效性，若用带正电荷的Lys取代位于活性中心166位的Gly，所获得的突变酶不仅能水解Phe羧基所形成的肽键，而且可以水解酸性氨基酸Glu所形成的肽键，使其底物作用范围拓宽，因而可能成为最高效的洗涤剂添加酶，这是定点诱变改变蛋白质生物学活性的成功例子。
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