蛋白質工程(protein engineering)是根據蛋白質的結構和生物活力之間的關係，利用基因工程的手段，按照人類需要定向地改造天然蛋白質或設計製造新的蛋白質。 　　蛋白質工程與基因工程密不可分。基因工程是透過基因操作把外源基因轉入適當的生物體內，並在其中進行表達，它的產品還是該基因編碼的天然存在的蛋白質。蛋白質工程則更進一步根據分子設計的方案，透過對天然蛋白質的基因進行改造，來實現對其所編碼的蛋白質的改造，它的產品已不再是天然的蛋白質，而是經過改造的，具有人類需要的優點的蛋白質。天然蛋白質都是透過漫長的進化過程自然選擇而來的，而蛋白質工程對天然蛋白質的改造則是加快了的進化過程，能夠更快、更有效地為人類的需要服務。 　　傳統的常規誘變及篩選技術雖然能夠創造一個突變基因，產生一個突變蛋白，但這種誘變方法是隨機的，很少能導致靶基因或靶蛋白髮生改變；在蛋白質水平上的化學修飾雖然能夠改變天然蛋白，但其工藝十分繁雜，甚至不能進行，而且由於基因沒有改變，不能再產生所修飾的蛋白質。蛋白質工程則不存在這些問題，所以當人們需要某種具有一定特性的蛋白質時，可以透過蛋白質工程，在基因水平上定做一個非天然變異蛋白質。也就是說，蛋白質工程製造的蛋白質的特點是：天然不存在的（人工設計製作）、經特異性改造的和在基因水平上改變的。 　　蛋白質工程的研究內容包括：透過改變蛋白質的活性部位，提高其生物功效；透過改變蛋白質的組成和空間結構，提高其在極端條件下的穩定性，如酸、鹼、酶穩定性；透過改變蛋白質的遺傳資訊，提高其獨立工作能力，不再需要輔助因子；透過改變蛋白質的特性，使其便於分離純化，如融合蛋白b-半乳糖苷酶（抗體）；透過改變蛋白質的調控位點，使其與抑制劑脫離，解除反饋抑制作用等。 研究中通常採用的方法有：在蛋白質分子中引入二硫鍵以提高蛋白質的穩定性；減少半胱氨酸殘基數目以避免錯誤摺疊的可能性；置換天冬醯胺、谷氨醯胺或其他氨基酸，以修飾酶的催化特異性或增加酶的活性等。這些研究首先要對該蛋白質的精細結構和功能關係有深入的瞭解，具備必要的催化化學和結構化學的知識，然後才能運用基因工程的原理和技術，開展蛋白質工程的探索實驗。

所謂蛋白質工程，就是利用基因工程手段，包括基因的定點突變和基因表達對蛋白質進行改造，以期獲得性質和功能更加完善的蛋白質分子。

蛋白質是生命的體現者，離開了蛋白質，生命將不復存在。可是，生物體記憶體在的天然蛋白質，有的往往不盡人意，需要進行改造。由於蛋白質是由許多氨基酸按一定順序連線而成的，每一種蛋白質有自己獨特的氨基酸順序，所以改變其中關鍵的氨基酸就能改變蛋白質的性質。而氨基酸是由三聯體密碼決定的，只要改變構成遺傳密碼的一個或兩個鹼基就能達到改造蛋白質的目的。蛋白質工程的一個重要途徑就是根據人們的需要，對負責編碼某種蛋白質的基因重新進行設計，使合成的蛋白質變得更符合人類的需要。這種透過造成一個或幾個鹼基定點突變，以達到修飾蛋白質分子結構目的的技術，稱為基因定點突變技術。

蛋白質工程是在基因重組技術、生物化學、分子生物學、分子遺傳學等學科的基礎之上，融合了蛋白質晶體學、蛋白質動力學、蛋白質化學和計算機輔助設計等多學科而發展起來的新興研究領域。其內容主要有兩個方面：根據需要合成具有特定氨基酸序列和空間結構的蛋白質；確定蛋白質化學組成、空間結構與生物功能之間的關係。在此基礎之上，實現從氨基酸序列預測蛋白質的空間結構和生物功能，設計合成具有特定生物功能的全新的蛋白質，這也是蛋白質工程最根本的目標之一。

目前，蛋白質工程尚未有統一的定義。一般認為蛋白質工程就是透過基因重組技術改變或設計合成具有特定生物功能的蛋白質。實際上蛋白質工程包括蛋白質的分離純化，蛋白質結構和功能的分析、設計和預測，透過基因重組或其它手段改造或創造蛋白質。從廣義上來說，蛋白質工程是透過物理、化學、生物和基因重組等技術改造蛋白質或設計合成具有特定功能的新蛋白質。