Restriktioentsyymit ovat entsyymejä, jotka tunnistavat tietyt DNA -sekvenssit ja katkaisevat ne. Restriktioentsyymeille on useita sovelluksia, ehkä etenkin yhdistelmä -DNA -tekniikassa, jonka avulla tutkijat voivat manipuloida geneettistä tietoa. Rekombinantti -DNA: ta käytetään kaikkeen terapeuttisten tuotteiden, kuten insuliinin, kehittämiseen lääkinnälliseen hoitoon ja viljelykasvien muokkaamiseen.
Nämä entsyymit eristetään bakteereista. Bakteereissa ne suojaavat organismia vieraalta DNA: lta katkaisemalla DNA: n, kun bakteerin keho tunnistaa sen. Bakteerit suojaavat restriktioentsyymeiltään tekniikkaa, jota kutsutaan restriktion muuntamiseksi, varmistaen, että entsyymit eivät käynnistä itse bakteerin DNA: ta. Itsepuolustusmekanismina restriktioentsyymit ovat erinomaisia ja estävät vieraan DNA: n replikaation elimistössä hajottamalla sen.
Lukuisia restriktioentsyymejä on löydetty, ja yhä enemmän löydetään jatkuvasti restriktioentsyymikartoituksessa tunnetussa prosessissa. Useat laboratoriot tuottavat restriktioentsyymejä myytäväksi tutkijoille ja muille laboratorioille. Jokainen restriktioentsyymi on koodattu vastaamaan tiettyyn nukleotidisekvenssiin, ja sekvenssi on yleensä palindromi, joka lukee samaa taakse- ja eteenpäin. Kun restriktioentsyymi löytää tunnistamansa sekvenssin, se leikkaa läpi DNA: n kaksoiskierrerakenteen molemmat juosteet ja erottaa sen. Se luo myös useita fragmentteja, jos se tunnistaa useamman kuin yhden kopion tuntemastaan sekvenssistä.
Jotkut restriktioentsyymit leikkaavat suoraan kaksoiskierukan poikki ja muodostavat niin sanotut tylpät päät. Toiset leikkaavat toisistaan eri kohdissa ja tekevät rosoisen leikkauksen, jota kutsutaan ”tahmeiksi päiksi”. Kummassakin tapauksessa DNA -ligaasiksi kutsuttua entsyymiä voidaan käyttää yhdistämään palan DNA: ta katkaistuun DNA: han, kunhan näillä kahdella osalla on toisiaan täydentävät päät. Tätä tekniikkaa voidaan käyttää uuden DNA: n lisäämiseen genomiin ja genomin manipuloimiseen, tavallaan kuin kahden eri palapelin palasien sovittaminen yhteen.
Joissakin tapauksissa restriktioentsyymi koodataan niin sanotuksi yksiselitteiseksi tunnistukseksi, mikä tarkoittaa, että se tunnistaa vain hyvin spesifiset sekvenssit. Toiset koodataan epäselväksi tunnistamiseksi ja etsivät sekvenssejä, joissa tietyt nukleotidit sulkevat kaikki nukleotidit. Käyttämällä tunnettuja restriktioentsyymejä tutkijat voivat leikata valikoivasti DNA -näytteen fragmentteiksi, joita kutsutaan restriktiofragmenteiksi.