Enzimele de restricție sunt enzime care recunosc anumite secvențe de ADN și le scindează, separând o catenă de ADN în două oriunde găsesc secvențele pentru care au fost codificați să le recunoască. Există o serie de aplicații pentru enzimele de restricție, poate cel mai notabil în tehnologia ADN-ului recombinant, care permite oamenilor de știință să manipuleze informațiile genetice. ADN-ul recombinant este folosit pentru orice, de la dezvoltarea de produse terapeutice, cum ar fi insulina pentru tratament medical, până la modificarea culturilor.
Aceste enzime sunt izolate de bacterii. În bacterii, ele protejează organismul de ADN-ul străin prin tăierea ADN-ului atunci când este recunoscut de organismul bacteriei. Bacteriile folosesc o tehnică numită modificare de restricție pentru a se proteja de enzimele lor de restricție, asigurându-se că enzimele nu activează ADN-ul bacteriei în sine. Ca mecanism de autoapărare, enzimele de restricție sunt excelente, împiedicând replicarea ADN-ului străin în organism prin fragmentarea acestuia.
Au fost descoperite numeroase enzime de restricție și mai multe sunt descoperite în mod constant într-un proces cunoscut sub numele de cartografiere a enzimelor de restricție. Mai multe laboratoare produc enzime de restricție pentru a le vinde cercetătorilor și altor laboratoare. Fiecare enzimă de restricție a fost codificată pentru a răspunde la o anumită secvență de nucleotide, iar secvența este, de obicei, un palindrom, citind la fel înapoi și înainte. Când o enzimă de restricție găsește secvența pe care o recunoaște, ea taie prin ambele catene ale structurii duble helix a ADN-ului, separând-o. De asemenea, va crea mai multe fragmente dacă identifică mai mult de o copie a secvenței pe care o cunoaște.
Unele enzime de restricție taie drept peste dublu helix, creând ceea ce sunt cunoscute sub numele de capete contondente. Alții taie în puncte diferite pe alte părți, făcând o tăietură zimțată denumită „capete lipicioase”. În ambele cazuri, o enzimă cunoscută sub numele de ADN ligază poate fi utilizată pentru a uni o bucată de ADN la ADN-ul tăiat, atâta timp cât cele două porțiuni au capete complementare. Această tehnică poate fi folosită pentru a introduce ADN nou într-un genom și pentru a manipula un genom, un fel de asamblare a pieselor a două puzzle-uri diferite.
În unele cazuri, o enzimă de restricție este codificată pentru ceea ce este cunoscut sub numele de recunoaștere fără ambiguitate, ceea ce înseamnă că recunoaște doar secvențe foarte specifice. Altele sunt codificate pentru recunoașterea ambiguă, căutând secvențe în care nucleotide specifice includ orice nucleotide. Folosind enzime de restricție cunoscute, cercetătorii pot tăia selectiv o probă de ADN în fragmente cunoscute sub numele de fragmente de restricție.