As enzimas de restrição são produzidas naturalmente pelas bactérias. Desde sua descoberta, eles têm desempenhado um papel fundamental na engenharia genética. Essas enzimas reconhecem e cortam em locais específicos na dupla hélice do DNA e tornaram possível avanços em áreas como terapia genética e produção farmacêutica.
Uma enzima de restrição é um nome mais comum para uma endonuclease de restrição. Enzimas de restrição são proteínas encontradas em células bacterianas que reconhecem DNA curto específico (ácido desoxirribonucléico, bem como terapias genéticas.
Existem milhares de diferentes enzimas de restrição, cada uma com o nome da bactéria que a originou. Essas enzimas reconhecem e cortam centenas de sequências únicas de DNA, normalmente com quatro a sete unidades de base de comprimento. Os cientistas selecionam qual enzima de restrição específica usar com base no resultado desejado.
As enzimas de restrição atuam visando uma sequência específica de pares de bases no DNA. O DNA tem quatro bases de nucleotídeos que emparelham; pares de adenina com timina e pares de citosina com guanina. A enzima de restrição faz com que ambas as fitas do DNA se separem, geralmente resultando em moléculas de DNA com bases não pareadas protuberantes ou extremidades pegajosas. Essas extremidades adesivas podem ser ligadas entre si com pares de bases de DNA complementares cortados com a mesma enzima de restrição, mesmo se o DNA for de uma espécie totalmente diferente.
Para que um gene funcione, ele não pode simplesmente ser inserido diretamente em uma célula. Primeiro, os cientistas devem usar enzimas de restrição para emendar, ou cortar, o gene que desejam usar. A mesma enzima de restrição é então usada para abrir o DNA em uma célula hospedeira, ou vetor, que entrega o DNA. O vetor pode ser bacteriano ou viral. Se o objetivo é produzir grandes quantidades do gene desejado, normalmente são utilizadas células bacterianas. Se o objetivo é a terapia gênica, é usada uma célula viral modificada que pode infectar partes específicas de uma célula para integrar o novo material genético.
A descoberta de enzimas de restrição abriu as portas para avanços científicos na terapia gênica e também nos produtos farmacêuticos. Em 1982, a insulina humana produzida em bactérias geneticamente modificadas foi o primeiro produto recombinante aprovado pela Food and Drug Administration dos EUA para uso comercial. Alguns cientistas esperam que a terapia genética possa levar a tratamentos para doenças como câncer, doenças cardíacas, AIDS e fibrose cística.