Restrikcijske enzime prirodno proizvode bakterije. Od svog otkrića igrali su temeljnu ulogu u genetskom inženjerstvu. Ovi enzimi prepoznaju i režu se na određenim mjestima u dvostrukoj zavojnici DNA i omogućili su napredak u područjima poput genetske terapije i farmaceutske proizvodnje.
Restrikcijski enzim je češći naziv za restrikcijsku endonukleazu. Restrikcijski enzimi su proteini koji se nalaze u bakterijskim stanicama i prepoznaju specifičnu kratku DNA (deoksiribonukleinsku kiselinu kao i genske terapije.
Postoje tisuće različitih restrikcijskih enzima, od kojih je svaki dobio ime zbog bakterija iz kojih potječe. Ti enzimi prepoznaju i režu stotine jedinstvenih sekvenci DNA, obično duge od četiri do sedam baznih jedinica. Znanstvenici odabiru koji će specifični restrikcijski enzim koristiti na temelju željenog rezultata.
Restrikcijski enzimi djeluju ciljanjem određenog slijeda baznih parova u DNA. DNA ima četiri nukleotidne baze koje se spajaju; adenin u paru s timinom, a citozin u paru s gvaninom. Restrikcijski enzim uzrokuje raspadanje oba lanca DNA, što često rezultira molekulama DNA s izbočenim nesparenim bazama ili ljepljivim krajevima. Ti se ljepljivi krajevi mogu povezati zajedno s komplementarnim DNK parovima baza presječenim istim restrikcijskim enzimom, čak i ako je DNA iz potpuno različitih vrsta.
Da bi gen mogao raditi, ne može se jednostavno umetnuti izravno u stanicu. Prvo, znanstvenici moraju koristiti restrikcijske enzime kako bi spojili ili izrezali gen koji žele koristiti. Isti restrikcijski enzim tada se koristi za otvaranje DNA u stanici domaćinu ili vektoru koji dostavlja DNA. Vektor može biti bakterijski ili virusni. Ako je cilj proizvesti velike količine željenog gena, obično se koriste bakterijske stanice. Ako je cilj genetska terapija, koristi se modificirana virusna stanica koja može zaraziti određene dijelove stanice kako bi se integrirao novi genetski materijal.
Otkriće restrikcijskih enzima otvorilo je vrata za znanstveni napredak u genskoj terapiji, kao i u farmaceutskim proizvodima. Godine 1982. humani inzulin proizveden u genetski modificiranim bakterijama bio je prvi rekombinantni proizvod koji je američka Uprava za hranu i lijekove odobrila za komercijalnu uporabu. Neki se znanstvenici nadaju da genska terapija u konačnici može dovesti do liječenja bolesti poput raka, bolesti srca, AIDS-a i cistične fibroze.