Un’endonucleasi è un enzima specializzato in grado di rompere i legami tra gli acidi nucleici in una catena polinucleotidica, producendo due frammenti. Questi enzimi possono agire sia nel DNA che nell’RNA per tagliare dall’interno di un filamento. Alcune endonucleasi, note come endonucleasi di restrizione, attaccano siti specifici all’interno di filamenti di RNA e DNA, riconoscendo particolari sequenze. Questi enzimi sono molto preziosi nella ricerca scientifica quando le persone vogliono la capacità di modificare le informazioni genetiche, come nell’ingegneria genetica.
Al contrario, un’esonucleasi può solo tagliare via il materiale genetico alla fine di un filamento di DNA o RNA. Le endonucleasi sono utilizzate da batteri e archaea come parte dei loro meccanismi difensivi. Alcune delle prime osservazioni di questi enzimi in azione provengono dalla ricerca sui batteri e i batteri vengono utilizzati per produrre endonucleasi su larga scala per scopi di ricerca.
All’interno di un batterio, un’endonucleasi è progettata per respingere gli attacchi virali tagliando il DNA estraneo in modo che diventi non funzionale. L’organismo protegge il proprio DNA dalle azioni dell’endonucleasi attraverso un processo noto come metilazione. La metilazione impedisce all’endonucleasi di agire, garantendo che il DNA dell’organismo sia lasciato intatto. Il DNA estraneo, tuttavia, non è così fortunato e l’endonucleasi taglierà con precisione la spina dorsale del DNA in due punti, tagliandolo per creare filamenti separati. A seconda di quale endonucleasi è coinvolta, gli eventi possono essere “smussati” o “appiccicosi”, riferendosi a dove nel filamento viene reciso il DNA o l’RNA.
I ricercatori possono utilizzare endonucleasi di restrizione note per tagliare il DNA nelle aree target desiderate, creando un comodo punto di inserimento. A questo punto può essere inserito nuovo materiale genetico, con l’obiettivo di persuadere l’espressione di un gene completamente nuovo. Questo può essere usato per fare cose come introdurre la resistenza agli erbicidi nelle colture in modo che gli agricoltori possano spruzzare i campi per tenere a bada le erbacce.
I laboratori che producono endonucleasi vendono i loro prodotti a ricercatori e altri laboratori. Il laboratorio descrive i modi in cui un prodotto può agire, consentendo ai ricercatori di determinare quale prodotto sarebbe più adatto agli usi desiderati. Lavorare con le endonucleasi può essere complicato e richiede pazienza e abilità. Si potrebbe pensare a un enzima come un’endonucleasi di restrizione come un set di forbici molto piccolo e molto pignolo che può essere usato per realizzare un progetto, ma può anche funzionare male se non viene maneggiato correttamente, tagliando nel punto sbagliato o non tagliando affatto.