由于蛋白质行使功能的基本单位往往处于二级结构片段、超二级结构、结构域等层面上，而这些结构原件往往都具有不同程度的模块性，因此在不同的蛋白质之间完成这些模块的替换或嫁接，有可能引起蛋白质功能与性质的重新组合。1988年，Mutter首先提出模板组装合成法（template assembled synthetic protein approach，TASP），其思路是将各种二级结构片段通过共价键连接到一个刚性的模板分子上，形成一定的三级结构。模板组装合成法绕过了蛋白质三级结构设计的难关，通过改变二级结构中的氨基酸残基来研究蛋白质中长程作用力，是研究蛋白质折叠规律和进行蛋白质全新设计探索的有效手段。为了提高设计的速度和效率，现在已经发展了很多种自动设计方法，如Jones运用蛋白质反向折叠的方法结合遗传算法发展的自动设计方法和来鲁华等运用三维剖面（3D-profile）结合遗传算法发展的自动设计方法。

自然界中的酶，功能性区域以模块形式存在的并不多，但是在糖苷水解酶中，这一情况比较常见，例如往往在糖苷水解酶的催化区附近存在着一个碳水化合物结合模块（carbonhydrate-binding modules，CBMs）。碳水化合物结合模块没有催化能力，但具有碳水化合物结合能力，通常参与酶与底物结合过程，能够使底物在酶分子表面富集，提高酶的催化效率。此外，一些碳水化合物结合模块还能够通过结合底物进而破坏底物的高级结构，促进酶对底物的识别和水解。按照CAZy数据库分类，现有的碳水化合物结合模块可以被分为73个家族。编者课题组（2017）研究的巴伦葛兹类芽孢杆菌GH64家族β-1，3-葡聚糖酶就具有一个催化结构域和一个碳水化合物结合模块（图7-15），去除该碳水化合物结合模块的酶的活力降至原来的84.3%。

图7-15 巴伦葛兹类芽孢杆菌β-1，3-葡聚糖酶(www.daowen.com)

该酶具有一个碳水化合物结合结构域（红色）和催化结构域（绿色），两者都能与糖链（蓝色）结合。碳水化合物结合域的存在使该酶的活性增强。

一般来讲，重组亲本的亲缘关系越远，获得的杂合酶的性质发生改变的幅度越大，但往往会带来重组酶不同结构模块拼合界面上残基之间的不兼容。更加严重的是，当亲本的氨基酸序列同源性小于70%，利用模块重组得到的杂合蛋白质往往会折叠错误。另一方面，酶之间的同源性越低，进行功能模块重组产生具有较新功能和性质的杂合酶的可能性越高，所以在很好地组合同源性较低的功能模块的同时，能够让组合起来的新酶具有高稳定性的折叠是这一技术手段需要特别注意的问题。Frances H. Arnold等人提出一种SCHEMA的计算方法，通过对亲本蛋白质的结构和氨基酸序列比对数据进行计算，获得对蛋白质结构影响最小的重组位点，可以对同源性低至30%～40%的蛋白质进行重组而不影响其稳定性。