Una endonucleasa es una enzima especializada que es capaz de romper los enlaces entre los ácidos nucleicos en una cadena de polinucleótidos, produciendo dos fragmentos. Estas enzimas pueden actuar tanto en el ADN como en el ARN para cortar desde dentro de una hebra. Ciertas endonucleasas, conocidas como endonucleasas de restricción, atacan sitios específicos dentro de cadenas de ARN y ADN, reconociendo secuencias particulares. Estas enzimas son muy valiosas en la investigación científica cuando las personas desean tener la capacidad de editar información genética, como en la ingeniería genética.
Por el contrario, una exonucleasa solo puede cortar material genético al final de una hebra de ADN o ARN. Las endonucleasas son utilizadas por bacterias y arqueas como parte de sus mecanismos defensivos. Algunas de las primeras observaciones de estas enzimas en acción provienen de la investigación sobre bacterias, y las bacterias se utilizan para producir endonucleasas a gran escala con fines de investigación.
Dentro de una bacteria, una endonucleasa está diseñada para repeler los ataques virales cortando ADN extraño para que deje de funcionar. El organismo protege su propio ADN de las acciones de la endonucleasa mediante un proceso conocido como metilación. La metilación evita que la endonucleasa actúe, asegurando que el ADN del organismo quede intacto. El ADN extraño, sin embargo, no tiene tanta suerte, y la endonucleasa cortará cuidadosamente la columna vertebral del ADN en dos lugares, cortándola para crear hebras separadas. Dependiendo de qué endonucleasa esté involucrada, los eventos pueden ser «contundentes» o «pegajosos», refiriéndose al lugar de la hebra donde se corta el ADN o el ARN.
Los investigadores pueden usar endonucleasas de restricción conocidas para cortar el ADN en las áreas objetivo deseadas, creando un punto de inserción conveniente. En este punto, se puede insertar nuevo material genético, con el objetivo de inducir la expresión de un gen completamente nuevo. Esto se puede usar para hacer cosas como introducir resistencia a los herbicidas en los cultivos para que los agricultores puedan fumigar los campos para controlar las malas hierbas.
Los laboratorios que fabrican endonucleasas venden sus productos a investigadores y otros laboratorios. El laboratorio describe las formas en que puede actuar un producto, lo que permite a los investigadores determinar qué producto sería el más adecuado para los usos deseados. Trabajar con endonucleasas puede ser complicado y requiere paciencia y habilidad. Uno podría pensar en una enzima como una endonucleasa de restricción como un juego de tijeras muy pequeño y muy delicado que se puede usar para crear un proyecto, pero que también puede funcionar mal si no se maneja correctamente, cortando en el lugar equivocado o no cortando en absoluto.