In der Designphase identifizieren Forscher das spezifische Gen oder die spezifischen Gene, die mit dem gewünschten Enzym verbunden sind. Dies kann die Auswahl von Genen aus natürlichen Quellen oder die Entwicklung synthetischer Gene mit gewünschten Eigenschaften umfassen.

Die entworfenen Gene werden dann durch externe Eingriffe in die Zellen eingeschleust. Dies kann mithilfe verschiedener Techniken erreicht werden, beispielsweise durch Genübertragungsvektoren oder Tools zur Genbearbeitung wie CRISPR-Cas9. Diese Methoden ermöglichen es Forschern, das genetische Material in den Zellen zu manipulieren und so die gewünschten genetischen Veränderungen einzuführen.

Nach der erfolgreichen Einführung der bearbeiteten Gene liest und interpretiert die Zellmaschinerie die genetische Information, um mRNA zu produzieren. Die mRNA dient als Vorlage für die Proteinsynthese. Anschließend übersetzen die Ribosomen der Zelle die mRNA in das entsprechende Protein – in diesem Fall das maßgeschneiderte Enzym. Das Ausmaß der Expression kann durch verschiedene Faktoren kontrolliert und optimiert werden, beispielsweise durch die Stärke des Promotors und die Umgebungsbedingungen.