Ферменти обмеження природним чином виробляються бактеріями. З часу свого відкриття вони відігравали фундаментальну роль у генній інженерії. Ці ферменти розпізнають і розрізають у певних місцях подвійної спіралі ДНК і роблять можливим досягнення в таких областях, як генетична терапія та фармацевтичне виробництво.
Рестрикційний фермент - більш поширена назва ендонуклеази рестрикції. Рестрикційні ферменти - це білки, що знаходяться в бактеріальних клітинах, які розпізнають специфічну коротку ДНК (дезоксирибонуклеїнову кислоту, а також генну терапію.
Існують тисячі різних ферментів рестрикції, кожен з яких названий бактеріями, з яких він походить. Ці ферменти розпізнають і вирізають сотні унікальних послідовностей ДНК, як правило, довжиною від чотирьох до семи базових одиниць. Вчені вибирають, який конкретний фермент рестрикції використовувати, виходячи з бажаного результату.
Рестрикційні ферменти працюють, націлюючись на певну послідовність пар основ в ДНК. ДНК має чотири нуклеотидні основи, які з’єднуються між собою; пари аденіну з тиміном та пари цитозину з гуаніном. Фермент рестрикції призводить до розпаду обох ланцюгів ДНК, що часто призводить до утворення молекул ДНК з виступаючими непарними основами або липкими кінцями. Ці липкі кінці можна зв’язати разом із додатковими парами основ ДНК, вирізаними одним і тим же ферментом рестрикції, навіть якщо ДНК походить від зовсім іншого виду.
Для того, щоб ген працював, його не можна просто вставити безпосередньо в клітину. По-перше, вчені повинні використовувати ферменти рестрикції для сплайсингу або вирізання гена, який вони хочуть використовувати. Потім такий самий рестрикційний фермент використовується для відкриття ДНК у клітині-хазяїні або векторі, який доставляє ДНК. Переносник може бути бактеріальним або вірусним. Якщо метою є отримання великої кількості бажаного гена, зазвичай використовують бактеріальні клітини. Якщо мета полягає в генній терапії, використовується модифікована вірусна клітина, яка може інфікувати певні частини клітини з метою інтеграції нового генетичного матеріалу.
Відкриття ферментів рестрикції відкрило двері для наукового прогресу в генній терапії, а також у фармацевтиці. У 1982 році людський інсулін, вироблений з генетично модифікованих бактерій, був першим рекомбінантним продуктом, затвердженим Управлінням з контролю за продуктами та ліками США для комерційного використання. Деякі вчені сподіваються, що зрештою генна терапія може призвести до лікування таких захворювань, як рак, хвороби серця, СНІД та муковісцидоз.