Учените трябва да манипулират ДНК, за да идентифицират гени, да проучат и разберат как клетките работят и произвеждат протеини, които имат медицинско или търговско значение. Сред най-важните инструменти за манипулиране на ДНК са рестрикционните ензими - ензими, които разрязват ДНК на определени места. Чрез инкубиране на ДНК заедно с рестрикционни ензими, учените могат да я нарежат на парчета, които по-късно могат да бъдат „снадени“ заедно с други ДНК сегменти.
Произход
Рестрикционните ензими се намират в бактериите, които ги използват като оръжие срещу бактериофаги, вируси, които заразяват бактериите. Когато вирусната ДНК проникне в клетката, рестрикционните ензими я нарязват на парчета. Тези бактерии обикновено имат и други ензими, които правят химически модификации на определени места в тяхната ДНК; тези модификации предпазват бактериалната ДНК от нарязване от рестрикционния ензим.
Рестрикционните ензими обикновено са кръстени на бактерията, от която са изолирани. HindII и HindIII, например, са от вид, наречен Haemophilus influenzae.
Последователности на разпознаване
Всеки рестрикционен ензим има силно специфична форма, така че може да се придържа само към определени последователности от букви в ДНК кода. Ако е налице неговата „последователност за разпознаване“, той ще може да се придържа към ДНК и да направи разрез в този момент. Рестрикционният ензим Sac I, например, има последователност за разпознаване GAGCTC, така че ще направи разрез навсякъде, където се появи тази последователност. Ако тази последователност се появи на десетки различни места в генома, тя ще направи разрез на десетки различни места.
Специфичност
Някои последователности на разпознаване са по-специфични от други. Ензимът HinfI, например, ще направи разрез във всяка последователност, която започва с GA и завършва с TC и има още една буква в средата. Sac I, за разлика от това, ще намали само последователността GAGCTC.
ДНК е двуверижна. Някои рестрикционни ензими правят правилен разрез, който оставя две двуверижни парчета ДНК с тъпи краища. Други ензими правят "наклонени" разфасовки, които оставят всяко парче ДНК с къс едноверижен край.
Срастване
Ако вземете две парчета ДНК със съвпадащи лепкави краища и ги инкубирате с друг ензим, наречен лигаза, можете да ги слеете или слеете. Тази техника е много важна за молекулярните биолози, тъй като те често трябва да вземат ДНК и да я вмъкнат в бактерии, за да произведат протеини като инсулин, които имат медицинска употреба. Ако изрежат ДНК от проба и парче бактериална ДНК със същия рестрикционен ензим, и двете бактерии ДНК и пробата ДНК вече ще имат съвпадащи лепкави краища и биологът може да използва лигаза, за да ги слее.