Bakteerit tuottavat luonnostaan restriktioentsyymejä. Löytöstään lähtien heillä on ollut keskeinen rooli geenitekniikassa. Nämä entsyymit tunnistavat ja leikkaavat tietyissä paikoissa DNA: n kaksoiskierteessä ja ovat mahdollistaneet edistymisen sellaisilla aloilla kuin geeniterapia ja farmaseuttinen tuotanto.
Restriktioentsyymi on yleisempi nimi restriktioendonukleaasille. Rajoitusentsyymit ovat bakteerisoluista löydettyjä proteiineja, jotka tunnistavat spesifisen lyhyen DNA: n (deoksiribonukleiinihappo sekä geeniterapiat.
On tuhansia erilaisia restriktioentsyymejä, joista kukin on nimetty bakteereille, joista se on peräisin. Nämä entsyymit tunnistavat ja leikkaavat satoja ainutlaatuisia DNA-sekvenssejä, tyypillisesti neljästä seitsemään emäsyksikköä pitkiä. Tutkijat valitsevat käytettävän spesifisen restriktioentsyymin halutun tuloksen perusteella.
Rajoitusentsyymit toimivat kohdistamalla tietty emäsparien sekvenssi DNA: han. DNA: lla on neljä nukleotidiemästä, jotka yhdistyvät toisiinsa; adeniiniparit tymiinin kanssa ja sytosiiniparit guaniinin kanssa. Rajoitusentsyymi saa DNA: n molemmat säikeet hajoamaan, mikä johtaa usein DNA-molekyyleihin, joissa on ulkonevat parittomat emäkset tai tahmeat päät. Nämä tahmeat päät voidaan sitoa yhteen komplementaaristen DNA-emäsparien kanssa, jotka on leikattu samalla restriktioentsyymillä, vaikka DNA olisi täysin eri lajista.
Jotta geeni toimisi, sitä ei voida yksinkertaisesti lisätä suoraan soluun. Ensinnäkin tutkijoiden on käytettävä restriktioentsyymejä halkaisemaan tai leikkaamaan geeni, jota he haluavat käyttää. Samaa restriktioentsyymiä käytetään sitten DNA: n avaamiseen isäntäsolussa tai vektorissa, joka toimittaa DNA: n. Vektori voi olla bakteeri tai virus. Jos tavoitteena on tuottaa suuria määriä haluttua geeniä, käytetään tyypillisesti bakteerisoluja. Jos tavoitteena on geeniterapia, käytetään modifioitua virussolua, joka voi tartuttaa solun tietyt osat uuden geneettisen materiaalin integroimiseksi.
Rajoitusentsyymien löytäminen on avannut oven geeniterapian ja lääkkeiden tieteelliselle edistykselle. Vuonna 1982 geneettisesti muunnetuissa bakteereissa tuotettu ihmisinsuliini oli ensimmäinen rekombinanttituote, jonka Yhdysvaltain elintarvike- ja lääkevirasto hyväksyi kaupalliseen käyttöön. Jotkut tutkijat toivovat, että geeniterapia voi viime kädessä johtaa sellaisten sairauksien hoitoon kuin syöpä, sydänsairaudet, AIDS ja kystinen fibroosi.