La desossiribonucleasi è un enzima che scinde il DNA ed è anche noto come DNasi. È coinvolto nella riparazione del DNA danneggiato e viene utilizzato clinicamente per il trattamento della fibrosi cistica. I desossiribonucleasi batterici sono stati fondamentali per stabilire le tecniche di ingegneria genetica.
Esistono vari tipi di desossiribonucleasi, ma hanno tutti in comune la scissione del legame fosfato delle basi che compongono la spina dorsale del DNA. Gli esodiossribonucleasi scindono il DNA dall’estremità della catena di basi che formano una molecola di DNA e viaggiano verso l’interno. Questi agiscono sul DNA a singolo filamento e non sono specifici. Gli endonucleasi scindono il DNA all’interno della catena. Alcuni sono molto specifici e richiedono determinate sequenze di base per agire, mentre altri non discriminano e si confondono ovunque.
Gli esseri umani producono due diversi tipi di desossiribonucleasi che sono endonucleasi. La desossiribonucleasi I e II si differenziano per i prodotti che producono e per il pH a cui sono attivi. La deossiribonucleasi II può essere coinvolta nella morte cellulare programmata o nella morte mirata delle cellule.
La funzione primaria della desossiribonucleasi negli organismi superiori e una delle funzioni principali in tutti gli organismi è la riparazione del DNA. Il DNA può essere danneggiato attraverso una varietà di meccanismi e esiste un percorso di riparazione che prevede l’asportazione del DNA danneggiato. Un’endonucleasi riconosce il DNA danneggiato e lo divide su entrambi i lati in cui il danno è stato fatto. Quindi un esodeossiribonucleasi rimuove il DNA danneggiato, lasciando un vuoto. Questa lacuna è colmata da una DNA polimerasi o un enzima che sintetizza il DNA.
Anche la riparazione del DNA ha luogo quando viene prodotto il DNA. Se viene rilevato un errore, verrà riparato da una DNA polimerasi che ha attività di esodeossiribonuclasi. Spaccerà la base errata, in modo da poter inserire quella corretta.
La desossiribonucleasi umana ha applicazioni cliniche. Le persone che soffrono di fibrosi cistica hanno globuli bianchi pieni di DNA che si accumula nel loro muco. La desossiribonucleasi ricombinante umana I viene somministrata in forma di aerosol a tali pazienti. Degrada il DNA e aiuta a liberare il muco dai polmoni. Questo trattamento è stato approvato nel 1993 negli Stati Uniti.
I desossiribonucleasi sono di grande utilità come enzimi di restrizione. Alcune endonucleasi si dividono solo in specifici set di basi. Possono essere usati per scomporre il DNA, producendo frammenti che possono essere separati mediante elettroforesi su gel per produrre schemi specifici. Nell’uomo, se vengono utilizzate regioni del DNA altamente variabili, le digestioni possono dare modelli unici, come le impronte digitali. Tale impronta digitale è stata molto utile per i test di paternità e il lavoro forense.
I desossiribonucleasi batterici abbattono il DNA degli organismi invasori, come i virus. Tendono a colpire obiettivi molto specifici sul DNA. La scoperta di questi enzimi di restrizione ha contribuito a dare il via alla rivoluzione della biotecnologia. La specificità della scissione ha permesso ai ricercatori di utilizzare questi enzimi negli esperimenti di ingegneria genetica.