制限酵素はバクテリアによって自然に生成されます。 彼らの発見以来、彼らは遺伝子工学において基本的な役割を果たしてきました。 これらの酵素は、DNAの二重らせんの特定の位置を認識して切断し、遺伝子治療や医薬品製造などの分野での進歩を可能にしました。
制限酵素は、制限エンドヌクレアーゼのより一般的な名前です。 制限酵素は、特定の短いDNA（デオキシリボ核酸および遺伝子治療）を認識する細菌細胞に見られるタンパク質です。
何千もの異なる制限酵素があり、それぞれがそれが由来する細菌にちなんで名付けられています。 これらの酵素は、通常4〜7塩基単位の長さの数百の固有のDNA配列を認識して切断します。 科学者は、望ましい結果に基づいて、使用する特定の制限酵素を選択します。
制限酵素は、DNAの塩基対の特定の配列を標的にすることによって機能します。 DNAには、ペアになる4つのヌクレオチド塩基があります。 アデニンはチミンとペアになり、シトシンはグアニンとペアになります。 制限酵素により、DNAの両方の鎖が分解され、多くの場合、対になっていない塩基または粘着末端が突出したDNA分子が生成されます。 これらの粘着末端は、DNAが完全に異なる種に由来する場合でも、同じ制限酵素で切断された相補的DNA塩基対と結合することができます。
遺伝子が機能するために、それを単に細胞に直接挿入することはできません。 まず、科学者は制限酵素を使用して、使用したい遺伝子をスプライスまたは切り出す必要があります。 次に、同じ制限酵素を使用して、DNAを送達する宿主細胞またはベクター内のDNAを開きます。 ベクターは細菌性またはウイルス性であり得る。 目的の遺伝子を大量に生産することが目標である場合、通常は細菌細胞が使用されます。 目標が遺伝子治療である場合、新しい遺伝物質を統合するために、細胞の特定の部分に感染する可能性のある改変ウイルス細胞が使用されます。
制限酵素の発見は、遺伝子治療や医薬品の科学的進歩への扉を開きました。 1982年、遺伝子操作された細菌で生産されたヒトインスリンは、米国食品医薬品局によって商業利用が承認された最初の組換え製品でした。 一部の科学者は、遺伝子治療が最終的に癌、心臓病、エイズ、嚢胞性線維症などの病気の治療につながることを望んでいます。