Bakterid toodavad piiravaid ensüüme loomulikult. Alates avastamisest on neil olnud geenitehnoloogias põhiroll. Need ensüümid tunnevad ära ja lõikavad DNA topeltheeliksi spetsiifilistes kohtades ja võimaldavad edusamme sellistes valdkondades nagu geeniteraapia ja farmaatsiatoodang.
Piiranguensüüm on restriktsiooni endonukleaasi tavalisem nimetus. Piiravad ensüümid on bakterirakkudes leiduvad valgud, mis tunnevad ära spetsiifilise lühikese DNA (deoksüribonukleiinhape kui ka geeniteraapiad).
Seal on tuhandeid erinevaid restriktsiooniensüüme, millest igaüks on nimetatud bakterite järgi, millest see pärineb. Need ensüümid tunnevad ära ja lõikavad sadu ainulaadseid DNA järjestusi, tavaliselt neli kuni seitse alusühikut. Teadlased valivad soovitud tulemuse põhjal, millist spetsiifilist restriktsiooniensüümi kasutada.
Piiravad ensüümid toimivad, suunates DNA-sse kindla aluspaaride järjestuse. DNA-l on neli nukleotiidalust, mis paaristuvad; adeniinipaarid tümiiniga ja tsütosiinipaarid guaniiniga. Piiranguensüüm põhjustab DNA mõlema ahela lagunemise, mille tulemuseks on sageli väljaulatuvate paardumata aluste või kleepuvate otstega DNA molekulid. Need kleepuvad otsad võivad olla ühendatud sama restriktsiooniensüümiga lõigatud komplementaarsete DNA aluspaaridega, isegi kui DNA pärineb täiesti erinevast liigist.
Geeni toimimiseks ei saa seda lihtsalt rakku sisestada. Esiteks peavad teadlased kasutama restriktsiooniensüüme, et spekuleerida või lõigata välja geen, mida nad soovivad kasutada. Seejärel kasutatakse sama restriktsiooniensüümi DNA kohaletoimetamiseks peremeesrakus või -vektoris DNA avamiseks. Vektor võib olla bakteriaalne või viiruslik. Kui eesmärk on toota soovitud geeni suurtes kogustes, kasutatakse tavaliselt bakterirakke. Kui eesmärk on geeniteraapia, kasutatakse uue geneetilise materjali integreerimiseks modifitseeritud viirusrakku, mis võib nakatada raku konkreetseid osi.
Piiranguensüümide avastamine on avanud uksed nii geeniteraapia kui ka farmaatsiatoodete teaduslikuks arenguks. 1982. aastal oli geneetiliselt muundatud bakterites toodetud iniminsuliin esimene rekombinantne toode, mille USA Toidu- ja Ravimiamet on kommertskasutuseks heaks kiitnud. Mõned teadlased loodavad, et geeniteraapia võib lõpuks viia selliste haiguste nagu vähk, südamehaigused, AIDS ja tsüstiline fibroos ravile.
