เอนไซม์จำกัดผลิตโดยแบคทีเรียตามธรรมชาติ นับตั้งแต่การค้นพบ พวกเขามีบทบาทสำคัญในพันธุวิศวกรรม เอ็นไซม์เหล่านี้รับรู้และตัดที่ตำแหน่งเฉพาะในเกลียวคู่ของ DNA และทำให้เป็นไปได้สำหรับความก้าวหน้าในด้านต่างๆ เช่น การบำบัดด้วยพันธุกรรมและการผลิตยา
เอนไซม์จำกัดเป็นชื่อสามัญสำหรับเอ็นโดนิวคลีเอสจำกัด เอ็นไซม์ควบคุมคือโปรตีนที่พบในเซลล์แบคทีเรียที่รู้จัก DNA สั้นจำเพาะ (กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิกและยีนบำบัด
มีเอ็นไซม์จำกัดที่แตกต่างกันหลายพันชนิด แต่ละชนิดตั้งชื่อตามแบคทีเรียที่เป็นต้นกำเนิด เอ็นไซม์เหล่านี้รับรู้และตัดลำดับดีเอ็นเอที่ไม่ซ้ำกันหลายร้อยรายการ โดยทั่วไปแล้วจะมีความยาวสี่ถึงเจ็ดหน่วยฐาน นักวิทยาศาสตร์เลือกเอ็นไซม์จำกัดเฉพาะที่จะใช้โดยพิจารณาจากผลลัพธ์ที่ต้องการ
เอ็นไซม์การจำกัดทำงานโดยกำหนดเป้าหมายลำดับเฉพาะของคู่เบสใน DNA DNA มีเบสสี่นิวคลีโอไทด์ที่จับคู่กัน อะดีนีนจับคู่กับไทมีน และไซโตซีนจับคู่กับกวานีน เอ็นไซม์จำกัดทำให้สายดีเอ็นเอทั้งสองเส้นแตกออกจากกัน มักส่งผลให้โมเลกุลดีเอ็นเอมีฐานที่ยื่นออกมาไม่เท่ากัน หรือปลายเหนียว ปลายเหนียวเหล่านี้สามารถผูกมัดร่วมกับคู่เบสของ DNA เสริมที่ตัดด้วยเอ็นไซม์จำกัดเดียวกัน แม้ว่า DNA จะมาจากสปีชีส์ที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง
เพื่อให้ยีนทำงานได้ ไม่สามารถแทรกลงในเซลล์ได้โดยตรง อย่างแรก นักวิทยาศาสตร์ต้องใช้เอ็นไซม์จำกัดเพื่อประกบหรือตัดยีนที่ต้องการใช้ออก เอ็นไซม์จำกัดตัวเดียวกันนั้นถูกใช้เพื่อเปิด DNA ในเซลล์เจ้าบ้านหรือเวกเตอร์ ซึ่งส่ง DNA เวกเตอร์สามารถเป็นแบคทีเรียหรือไวรัส หากเป้าหมายคือการผลิตยีนที่ต้องการในปริมาณมาก โดยทั่วไปจะใช้เซลล์แบคทีเรีย หากเป้าหมายคือการบำบัดด้วยยีน เซลล์ไวรัสที่ถูกดัดแปลงจะถูกใช้ซึ่งสามารถแพร่เชื้อไปยังส่วนต่างๆ ของเซลล์เพื่อรวมสารพันธุกรรมใหม่เข้าด้วยกัน
การค้นพบเอ็นไซม์จำกัดได้เปิดประตูสู่ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ในการบำบัดด้วยยีนและยารักษาโรค ในปีพ.ศ. 2525 อินซูลินของมนุษย์ที่ผลิตขึ้นในแบคทีเรียที่ดัดแปลงพันธุกรรมเป็นผลิตภัณฑ์รีคอมบิแนนท์ชนิดแรกที่ได้รับการรับรองจากสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาแห่งสหรัฐอเมริกาเพื่อใช้ในเชิงพาณิชย์ นักวิทยาศาสตร์บางคนหวังว่าในที่สุดยีนบำบัดจะนำไปสู่การรักษาโรคต่างๆ เช่น มะเร็ง โรคหัวใจ โรคเอดส์ และโรคซิสติกไฟโบรซิส