Научници треба да манипулишу ДНК како би идентификовали гене, проучавали и разумели како ћелије раде и производе протеине који имају медицинску или комерцијалну важност. Међу најважнијим алатима за манипулисање ДНК су рестрикциони ензими - ензими који секу ДНК на одређеним местима. Инкубирањем ДНК заједно са рестрикционим ензимима, научници га могу исећи на комаде који се касније могу „спојити“ заједно са другим сегментима ДНК.
Порекло
Рестриктивни ензими се налазе у бактеријама, које их користе као оружје против бактериофага, вируса који заразе бактерије. Када се вирусна ДНК пробије у ћелију, рестрикциони ензими је уситне на комаде. Ове бактерије обично имају и друге ензиме који хемијски модификују одређена места на својој ДНК; ове модификације штите бактеријску ДНК од уситњавања рестрикционим ензимом.
Рестриктивни ензими су углавном названи по бактерији из које су изоловани. ХиндИИ и ХиндИИИ, на пример, потичу из врсте која се назива Хаемопхилус инфлуензае.
Секвенце препознавања
Сваки рестрикциони ензим има високо специфичан облик, тако да се може држати само одређених секвенци слова у ДНК коду. Ако је присутан његов „редослед препознавања“, он ће у том тренутку моћи да се држи ДНК и направи рез. На пример, рестрикциони ензим Сац И има препознатљиву секвенцу ГАГЦТЦ, тако да ће направити рез на било ком месту где се ова секвенца појави. Ако се тај низ појави на десетинама различитих места у геному, направиће рез на десетинама различитих места.
Специфичност
Неке секвенце препознавања су специфичније од других. Ензим ХинфИ, на пример, направиће рез у било којој секвенци која почиње са ГА, завршава са ТЦ и има још једно слово у средини. Супротно томе, Сац И ће пресећи само секвенцу ГАГЦТЦ.
ДНК је дволанчана. Неки рестрикциони ензими праве раван рез који оставља два дволанчана дела ДНК са тупим крајевима. Остали ензими праве „косе“ резове који остављају сваки комад ДНК са кратким једноланчаним крајем.
Спајање
Ако узмете два комада ДНК са подударним лепљивим крајевима и инкубирате их другим ензимом који се зове лигаза, можете их спојити или спојити. Ова техника је веома важна за молекуларне биологе јер често морају да узму ДНК и убаце је у бактерије како би направили протеине попут инсулина који имају медицинску употребу. Ако одсеку ДНК из узорка и дела бактеријске ДНК истим рестрикционим ензимом, обе бактерије ДНК и ДНК узорка сада ће имати одговарајуће лепљиве крајеве, а биолог може користити лигазу да их споји.