Enzimele de restricție sunt produse în mod natural de bacterii. De la descoperirea lor, ei au jucat un rol fundamental în ingineria genetică. Aceste enzime recunosc și taie în locații specifice din dubla helix a ADN-ului și au făcut posibilă progresele în domenii precum terapia genetică și producția farmaceutică.
O enzimă de restricție este un nume mai comun pentru o endonuclează de restricție. Enzimele de restricție sunt proteine găsite în celulele bacteriene care recunosc ADN-ul specific scurt (acidul dezoxiribonucleic, precum și terapiile genetice.
Există mii de enzime de restricție diferite, fiecare numită pentru bacteriile din care a provenit. Aceste enzime recunosc și taie sute de secvențe unice de ADN, de obicei de patru până la șapte unități de bază. Oamenii de știință selectează ce enzimă de restricție specifică să utilizeze pe baza rezultatului dorit.
Enzimele de restricție acționează vizând o secvență specifică de perechi de baze în ADN. ADN-ul are patru baze nucleotidice care se împerechează; perechi de adenină cu timină și perechi de citozine cu guanină. Enzima de restricție face ca ambele fire ale ADN-ului să se despartă, rezultând adesea molecule de ADN cu baze nepereche proeminente sau capete lipicioase. Aceste capete lipicioase pot fi legate împreună cu perechi de baze ADN complementare tăiate cu aceeași enzimă de restricție, chiar dacă ADN-ul provine dintr-o specie complet diferită.
Pentru ca o genă să funcționeze, ea nu poate fi inserată direct într-o celulă. În primul rând, oamenii de știință trebuie să utilizeze enzime de restricție pentru a îmbina sau tăia gena pe care doresc să o folosească. Aceeași enzimă de restricție este apoi utilizată pentru a deschide ADN-ul într-o celulă gazdă sau un vector care furnizează ADN-ul. Vectorul poate fi bacterian sau viral. Dacă scopul este de a produce cantități mari din gena dorită, celulele bacteriene sunt de obicei utilizate. Dacă scopul este pentru terapia genică, se folosește o celulă virală modificată care poate infecta părți specifice ale unei celule pentru a integra noul material genetic.
Descoperirea enzimelor de restricție a deschis porțile pentru progresele științifice în terapia genică, precum și a produselor farmaceutice. În 1982, insulina umană produsă în bacterii modificate genetic a fost primul produs recombinant aprobat de Administrația SUA pentru Alimente și Medicamente pentru uz comercial. Unii oameni de știință speră că terapia genică poate duce în cele din urmă la tratamente pentru boli precum cancerul, bolile de inimă, SIDA și fibroza chistică.