Enzim restriksi secara alami diproduksi oleh bakteri. Sejak penemuan mereka, mereka telah memainkan peran mendasar dalam rekayasa genetika. Enzim-enzim ini mengenali dan memotong di lokasi tertentu dalam heliks ganda DNA dan memungkinkan kemajuan di bidang-bidang seperti terapi genetik dan produksi farmasi.
Enzim restriksi adalah nama yang lebih umum untuk endonuklease restriksi. Enzim restriksi adalah protein yang ditemukan dalam sel bakteri yang mengenali DNA pendek spesifik (asam deoksiribonukleat serta terapi gen.
Ada ribuan enzim restriksi yang berbeda, masing-masing diberi nama sesuai dengan bakteri asalnya. Enzim-enzim ini mengenali dan memotong ratusan sekuens DNA unik, biasanya panjangnya empat hingga tujuh unit basa. Para ilmuwan memilih enzim restriksi spesifik mana yang akan digunakan berdasarkan hasil yang diinginkan.
Enzim restriksi bekerja dengan menargetkan urutan pasangan basa tertentu dalam DNA. DNA memiliki empat basa nukleotida yang berpasangan; adenin berpasangan dengan timin, dan sitosin berpasangan dengan guanin. Enzim restriksi menyebabkan kedua untai DNA pecah, seringkali menghasilkan molekul DNA dengan basa tidak berpasangan yang menonjol, atau ujung yang lengket. Ujung lengket ini dapat diikat bersama dengan pasangan basa DNA komplementer yang dipotong dengan enzim restriksi yang sama, bahkan jika DNA berasal dari spesies yang sama sekali berbeda.
Agar gen dapat bekerja, ia tidak bisa begitu saja dimasukkan langsung ke dalam sel. Pertama, para ilmuwan harus menggunakan enzim restriksi untuk menyambung, atau memotong, gen yang ingin mereka gunakan. Enzim restriksi yang sama kemudian digunakan untuk membuka DNA dalam sel inang, atau vektor, yang mengirimkan DNA. Vektor dapat berupa bakteri atau virus. Jika tujuannya adalah untuk menghasilkan sejumlah besar gen yang diinginkan, sel bakteri biasanya digunakan. Jika tujuannya adalah untuk terapi gen, sel virus yang dimodifikasi digunakan yang dapat menginfeksi bagian tertentu dari sel untuk mengintegrasikan materi genetik baru.
Penemuan enzim restriksi telah membuka pintu bagi kemajuan ilmiah dalam terapi gen serta obat-obatan. Pada tahun 1982, insulin manusia yang diproduksi pada bakteri rekayasa genetika adalah produk rekombinan pertama yang disetujui oleh Food and Drug Administration AS untuk penggunaan komersial. Beberapa ilmuwan berharap terapi gen pada akhirnya dapat mengarah pada pengobatan untuk penyakit seperti kanker, penyakit jantung, AIDS dan cystic fibrosis.