Restrikcijski enzimi su enzimi koji prepoznaju određene sekvence DNA i cijepaju ih, odvajajući lanac DNK na dva dijela gdje god pronađu sekvence za koje su kodirani da ih prepoznaju. Postoji niz primjena restrikcijskih enzima, možda najznačajnije u tehnologiji rekombinantne DNA koja omogućuje znanstvenicima manipuliranje genetskim informacijama. Rekombinantna DNA koristi se za sve, od razvoja terapijskih proizvoda poput inzulina za liječenje do modificiranja usjeva.
Ovi enzimi su izolirani iz bakterija. U bakterijama štite organizam od strane DNK usitnjavajući DNK kada ga tijelo bakterije prepozna. Bakterije koriste tehniku zvanu restrikcijska modifikacija kako bi se zaštitile od svojih restrikcijskih enzima, osiguravajući da enzimi ne uključe DNK same bakterije. Kao mehanizam samoobrane, restrikcijski enzimi su izvrsni, sprječavajući replikaciju strane DNK u tijelu tako što je fragmentiraju.
Brojni restrikcijski enzimi su otkriveni, a sve više ih se stalno otkriva u procesu poznatom kao mapiranje restrikcijskih enzima. Nekoliko laboratorija proizvodi restrikcijske enzime za prodaju istraživačima i drugim laboratorijima. Svaki restrikcijski enzim je kodiran tako da reagira na određeni slijed nukleotida, a slijed je obično palindrom, čitajući isto unatrag i naprijed. Kada restrikcijski enzim pronađe sekvencu koju prepoznaje, presijeca oba lanca strukture dvostruke spirale DNK, odvajajući je. Također će stvoriti više fragmenata ako identificira više od jedne kopije sekvence koju poznaje.
Neki restrikcijski enzimi sijeku ravno preko dvostruke spirale, stvarajući ono što je poznato kao tupi krajevi. Drugi režu na različitim točkama na drugim stranama, čineći nazubljeni rez koji se naziva “ljepljivim krajevima”. U oba slučaja, enzim poznat kao DNA ligaza može se koristiti za spajanje dijela DNK s odsječenom DNK, sve dok dva dijela imaju komplementarne krajeve. Ova tehnika se može koristiti za umetanje nove DNK u genom i za manipuliranje genomom, poput spajanja dijelova dvije različite slagalice.
U nekim slučajevima, restrikcijski enzim je kodiran za ono što je poznato kao nedvosmisleno prepoznavanje, što znači da prepoznaje samo vrlo specifične sekvence. Drugi su kodirani za dvosmisleno prepoznavanje, tražeći sekvence u kojima su specifični nukleotidi u zagradi bilo koje nukleotide. Koristeći poznate restrikcijske enzime, istraživači mogu selektivno izrezati uzorak DNA u fragmente poznate kao restrikcijski fragmenti.