אנזימי הגבלה הם חלבונים שמזהים רצפים ספציפיים ב-DNA ונקשרים אליהם. רצף (אתר ההכרה) מורכב ממספר אותיות של ה-DNA, בדרך כלל 4, 12 נוקלאוטידים. רבים מהאתרים הם פלינדרומים, כלומר מקומות שנקראים באותו אופן משני הגדילים.
האנזים חותך את הסליל במקום מדויק שקבוע לכל אנזים. חיתוך לא סימטרי יוצר "קצוות דביקים", קצוות קצרצרים שאפשר לחבר ביניהם אם האותיות מתאימות (A תואם T, C תואם G). דוגמה מוכרת היא EcoRI, שמזהה את הרצף GAATTC וחותך בצורה קבועה.
קיימים שלושה סוגים עיקריים של אנזימי הגבלה: סוג I, II ו-III. הם נבדלים בהרכבם, בדרך החיתוך ובדרישות הקופקטור (חומרים שמסייעים לפעולה).
אנזימי סוג I חותכים במיקום מרוחק מאתר ההכרה, לפעמים אלפי זוגות בסיסים ממנו. הם גם משנים (ממתלים) את ה-DNA והפעלתם דורשת AdoMet, ATP ויוני מגנזיום.
סוג II הוא הנפוץ ביותר במעבדות. אנזימים אלה בדרך כלל הם הומודימרים, מזהים אתרי הכרה קצרים (4, 8 נוקלאוטידים) וחותכים בתוך אתר ההכרה. לרוב הם זקוקים רק ל-Mg2+ ופועלים בלי ATP. בגלל פשטותם ושיטתם הקבועה הם שימושיים מאוד בחיתוך DNA.
אנזימי סוג III מזהים שני אתרי הכרה הפוכים וחותכים כ-20, 30 זוגות בסיסים אחרי האתר. הם דורשים AdoMet ו-ATP, ומבצעים גם מתילציה חלקית של ה-DNA.
הנדסה מאפשרת ליצור נוקלאזות שמורכבות ממתחם קושר DNA ומשתמשות במתחם נוקלאזי כמו FokI. דוגמאות נפוצות הן נוקלאזות אצבעות אבץ (zinc-finger) וחלבוני TAL, שיכולות לקשר רצפים ארוכים יותר ולחתוך באתר רצוי.
אנזימי הגבלה חשובים בהנדסה גנטית ובביוטכנולוגיה. הקצוות הדביקים מאפשרים להדביק מקטעי DNA שונים ולשתול גנים חדשים. לדוגמה, אפשר להשתיל גן שמייצר אינסולין במסגרת פלסמיד בחיידק, והחיידק ייצר את ההורמון. בנוסף משתמשים באנזימים אלה לאיתור רצפים ידועים ולשרטוט "מפות הגבלה", בעזרת חיתוך ואז אלקטרופורזה.
נחקרו למעלה מ-3,500 אנזימי הגבלה, וכ-600 מהם זמינים מסחרית. דוגמאות נפוצות במעבדות הן EcoRI, HindIII ו-BamHI.
אנזימי הגבלה הם חלבונים שמחפשים חתיכות מיוחדות ב-DNA. DNA הוא החומר התורשתי של כל היצורים.
כל אנזים מזהה סדר של אותיות ב-DNA שנקרא "רצף". כשמוצאים את הרצף, האנזים חותך שם.
חלק מהחתכים יוצרים "קצוות דביקים". קצוות דביקים יכולים להתחבר לחתיכה אחרת שמתאימה לה.
דוגמה ידועה היא EcoRI. הוא מזהה את הרצף GAATTC וחותך אותו.
יש כמה סוגים של אנזימי הגבלה. הסוג II הוא הנפוץ והפשוט ביותר לשימוש.
מדענים גם בנו אנזימים מלאכותיים. הם נבנים כך שיקשרו לרצפים ארוכים יותר.
בעזרת אנזימי הגבלה אפשר לחבר גנים חדשים. כך מדענים יכולים לגרום לחיידק לייצר חומרים שימושיים. לדוגמה, חיידק יכול לייצר אינסולין לשימוש בחולי סוכרת.
נחקרו אלפי אנזימים כאלה. כמה מהם נמכרים למעבדות ברחבי העולם.
תגובות גולשים