प्रतिबंध एंजाइम स्वाभाविक रूप से बैक्टीरिया द्वारा निर्मित होते हैं। अपनी खोज के बाद से, उन्होंने जेनेटिक इंजीनियरिंग में एक मौलिक भूमिका निभाई है। ये एंजाइम डीएनए के दोहरे हेलिक्स में विशिष्ट स्थानों को पहचानते हैं और काटते हैं और आनुवंशिक चिकित्सा और दवा उत्पादन जैसे क्षेत्रों में प्रगति के लिए इसे संभव बनाते हैं।
एक प्रतिबंध एंजाइम एक प्रतिबंध एंडोन्यूक्लाइज के लिए एक अधिक सामान्य नाम है। प्रतिबंध एंजाइम बैक्टीरिया कोशिकाओं में पाए जाने वाले प्रोटीन होते हैं जो विशिष्ट लघु डीएनए (डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड के साथ-साथ जीन थेरेपी) को पहचानते हैं।
हजारों अलग-अलग प्रतिबंध एंजाइम हैं, जिनमें से प्रत्येक का नाम उस बैक्टीरिया के लिए रखा गया है जिससे इसकी उत्पत्ति हुई थी। ये एंजाइम सैकड़ों अद्वितीय डीएनए अनुक्रमों को पहचानते हैं और काटते हैं, आमतौर पर चार से सात आधार इकाइयां लंबी होती हैं। वैज्ञानिक वांछित परिणाम के आधार पर उपयोग करने के लिए विशिष्ट प्रतिबंध एंजाइम का चयन करते हैं।
डीएनए में आधार जोड़े के एक विशिष्ट अनुक्रम को लक्षित करके प्रतिबंध एंजाइम काम करते हैं। डीएनए में चार न्यूक्लियोटाइड आधार होते हैं जो एक साथ जुड़ते हैं; थायमिन के साथ एडेनिन जोड़े, और ग्वानिन के साथ साइटोसिन जोड़े। प्रतिबंध एंजाइम डीएनए के दोनों स्ट्रैंड को अलग करने का कारण बनता है, जिसके परिणामस्वरूप अक्सर डीएनए अणु अप्रकाशित आधारों या चिपचिपे सिरों के साथ होते हैं। इन चिपचिपे सिरों को एक ही प्रतिबंध एंजाइम के साथ काटे गए पूरक डीएनए बेस जोड़े के साथ जोड़ा जा सकता है, भले ही डीएनए पूरी तरह से अलग प्रजाति का हो।
एक जीन काम करने के लिए, इसे सीधे सेल में नहीं डाला जा सकता है। सबसे पहले, वैज्ञानिकों को जिस जीन का वे उपयोग करना चाहते हैं, उसे विभाजित करने या काटने के लिए प्रतिबंध एंजाइमों का उपयोग करना चाहिए। उसी प्रतिबंध एंजाइम का उपयोग तब डीएनए को होस्ट सेल, या वेक्टर में खोलने के लिए किया जाता है, जो डीएनए को बचाता है। वेक्टर बैक्टीरिया या वायरल हो सकता है। यदि लक्ष्य बड़ी मात्रा में वांछित जीन का उत्पादन करना है, तो आमतौर पर जीवाणु कोशिकाओं का उपयोग किया जाता है। यदि लक्ष्य जीन थेरेपी के लिए है, तो एक संशोधित वायरल सेल का उपयोग किया जाता है जो नई आनुवंशिक सामग्री को एकीकृत करने के लिए सेल के विशिष्ट भागों को संक्रमित कर सकता है।
प्रतिबंध एंजाइमों की खोज ने जीन थेरेपी के साथ-साथ फार्मास्यूटिकल्स में वैज्ञानिक प्रगति के द्वार खोल दिए हैं। 1982 में, आनुवंशिक रूप से इंजीनियर बैक्टीरिया में उत्पादित मानव इंसुलिन व्यावसायिक उपयोग के लिए अमेरिकी खाद्य एवं औषधि प्रशासन द्वारा अनुमोदित पहला पुनः संयोजक उत्पाद था। कुछ वैज्ञानिकों को उम्मीद है कि जीन थेरेपी से अंततः कैंसर, हृदय रोग, एड्स और सिस्टिक फाइब्रोसिस जैसी बीमारियों का इलाज हो सकता है।
