簡介
30多年前，當人們在對 噬菌體（細菌病毒）的宿主特異性的限制-修飾現象進行研究時，首次發現了限制性內切酶。細菌可以抵禦新病毒的入侵，而這種"限制"病毒生存的辦法則可歸功於細胞內部可摧毀外源DNA的限制性內切酶。首批被發現的限制性內切酶包括來源於大腸桿菌的EcoR I和EcoR II，以及來源於Heamophilus influenzae的Hind II和Hind III。這些酶可在特定位點切開DNA，將基因切割成小的基因片段。
當限制性 內切酶的套用在上世紀七十年代流傳開來的時候，以NEB為代表的許多公司開始尋找更多的限制性內切酶。除了某些病毒以外，限制性內切酶只在原核生物中被發現。人們正在從數以千計的細菌及古細菌中尋找新的限制性內切酶。而對已測序的原核基因組數據分析表明，限制性內切酶在原核生物中普遍存在，所有自由生存的細菌和古細菌似乎都能編碼限制性內切酶。
限制性內切酶的主要功能是保護細菌不受噬菌體的感染，這一觀點已被人們廣泛接受。它們作為微生物免疫機制的一部分行使其功能。當一個沒有限制性內切酶的細菌被病毒感染時，大部分病毒顆粒都能成功地進行感染。然而一個有限制性內切酶的同種細菌被成功感染的比率顯著下降。出現更多的限制性內切酶將會起到多重保護作用；而一個擁有4到5種各自獨立的限制性內切酶將會使細胞堅不可摧。
上世紀80年代，科學家開始 克隆並表達限制性內切酶。克隆技術由於將限制性內切酶的表達與原有細胞環境分離開來，避免了原細胞中其它內切酶的污染，從而提高了酶的純度。此外，克隆技術提高了限制性內切酶的產量，簡化了純化過程，使得生產成本顯著降低；克隆的基因很容易進行測序分析，表達出的蛋白也能進行X射線結晶分析，這使得我們對於克隆產物更加確定。
核糖核酸酶是一類廣泛存在於動植物體內的核酸水解酶.其作為一種模型蛋白被普遍用於分子生物學研究,主要生理功能是控制細胞內RNA的種類與數量分布,除參與核糖核酸轉錄後的剪下、修飾和降解等過程外,還與某些植物的自交不親和性、器官發生、宿主的防禦機制、控制腫瘤血管生成、殺滅腫瘤細胞及抑制病毒(包括HIV-1)的複製等有關。
限制酶圖
同一DNA用不同的限制酶進行切割，從而獲得各種限制酶的切割位點，由此建立的位點圖譜有助於對DNA的結構進行分析。
限制性核酸內切酶分析技術是病原變異、毒株鑑別、分型及了解基因結構和進行流行病學研究的有效方法，對動物檢疫有很重要的實用意義，尤其對區別進出境動物及動物產品攜帶病毒是疫苗毒還是野毒，以及推論其是本地毒還是外來毒有很重要的意義。
作用及分類
限制性核酸內切酶(以下簡稱限制性酶)是一類識別雙鏈DNA中特定核苷酸序列的DNA水解酶，以內切方式水解DNA，產生5’-P和3’-OH末端。 1952年Luria等及1953年Bertani等研究噬菌體時發現了宿主控制性現象。Arber及其同事用放射性同位素標記證明，噬菌體在新品系中的損害伴隨有其DNA的降解，但宿主自己的DNA並不降解，據此他們提出了限制 - 修飾酶假說。對於一個宿主細胞，限制性酶及 DNA甲基化酶是其細胞中的一對酶，它們對DNA底物有相同的識別順序，但有相反的生物功能，限制性酶的功能是在DNA分子內部拆卸水解，甲基化酶是修飾，DNA分子經修飾後，就可逃避限制性酶的識別，而甲基化酶只修飾宿主自身的DNA，從而避免了限制性酶對自身DNA的破壞。
限制性酶主要分為三種類型：Ⅰ型限制酶為複合功能酶，具有限制-修飾兩種功能，但在 DNA鏈上沒有固定的切割位點，一般在離切割位點1kb到幾kb的地方隨機切割，不產生特異性片段。Ⅲ型酶與Ⅰ型酶基本相似，不同的是Ⅲ型酶有特異性的切割位點，但這兩類酶對 DNA酶切分析的意義不大，通常所說的限制性內切酶是指Ⅱ型酶，它能夠識別與切割DNA鏈上的特定的核苷酸順序，產生特異性的DNA片段。
2.識別序列及消化產物的末端結構 限制性酶的識別序列，大部分具有雙軸對稱性結構或稱迴文序列，如EcoRI的識別序列為：
GAA
TTC
橫軸
CTT
AAG
縱軸
將縱軸一側的序列以橫軸為中心鏇轉180°，則縱軸兩側的序列相互對稱，這種結構又稱為雙重對稱結構。大部分酶的識別序列長度為4-6個核苷酸。4核苷酸序列在DNA鏈中出現頻率高，對一隨機排列的DNA分子來說，理論值為1/44，因此4核苷酸識別序列的限制性酶在DNA鏈上切點多，產生片段的數目多，長度短，顯示出酶的特異性較低。對於5和6核苷酸識別序列的酶，出現頻率分別為1/45和1/46 ，因此，6核苷酸序列在DNA中出現頻率低，酶的特異性強，而8核苷酸識別位點在DNA鏈中出現機率更低(1/48 )，特導性更強，可提供更長的DNA片段。一部分限制性酶具有非典型的雙軸對稱性序列，其回文識別序列被個或幾個其他核苷酸所間隔，如BglⅠ，這種酶的特異性比識別長度相同的典型迴文序列的酶略高。另外有些限制性酶(約10種，如BbVⅠ等)，其識別序列不表現為迴文結構，它們降解雙鏈DNA時，酶切點大部分不在識別序列內，而是與識別序列相距5至13個核苷酸殘基不等。
限制性酶切片段的末端結構：限制性酶不但有特定的識別序列，並且任何一種酶切割 DNA鏈時，總是水解核苷酸3’和5’-磷酸二酯鍵的3’位磷酸酯鍵，使產物的5’端帶磷酸單酯基團，而3’末端則為游離羥基。因此某一種酶的全部產物的末端具有相同的結構。根據切點序列的結構特點，產物的末端可分為粘性末端和平末端兩類。粘性末端指酶切後DNA片段末端帶有1-4個核苷酸殘基的單鏈結構，而片段兩端突出的單鏈具有互補性，突出的單鏈因部位的不同，又可分為5’-與3’-粘性末端兩種，突出的單鏈帶5’磷酸單酯的稱5’-粘性末端，而突出的單鏈含3’-羥基則稱3’-粘性末端。平末端指酶切後，片段為齊頭末端結構。在DNA體外重組時，粘性末端是DNA連線酶的有效底物，有很高的連線效率。
