Une endonucléase est une enzyme spécialisée capable de rompre les liaisons entre les acides nucléiques dans une chaîne polynucléotidique, produisant deux fragments. Ces enzymes peuvent agir à la fois dans l’ADN et l’ARN pour couper à l’intérieur d’un brin. Certaines endonucléases, appelées endonucléases de restriction, attaquent des sites spécifiques dans les brins d’ARN et d’ADN, reconnaissant des séquences particulières. Ces enzymes sont très utiles dans la recherche scientifique lorsque les gens veulent avoir la possibilité de modifier des informations génétiques, comme dans le génie génétique.
En revanche, une exonucléase ne peut couper le matériel génétique qu’à l’extrémité d’un brin d’ADN ou d’ARN. Les endonucléases sont utilisées par les bactéries et les archées dans le cadre de leurs mécanismes de défense. Certaines des premières observations de ces enzymes en action proviennent de la recherche sur les bactéries, et les bactéries sont utilisées pour produire des endonucléases à grande échelle à des fins de recherche.
Au sein d’une bactérie, une endonucléase est conçue pour repousser les attaques virales en hachant l’ADN étranger afin qu’il devienne non fonctionnel. L’organisme protège son propre ADN des actions de l’endonucléase par un processus connu sous le nom de méthylation. La méthylation empêche l’endonucléase d’agir, garantissant que l’ADN de l’organisme reste intact. L’ADN étranger, cependant, n’est pas aussi chanceux, et l’endonucléase coupera soigneusement l’épine dorsale de l’ADN à deux endroits, le coupant pour créer des brins séparés. Selon l’endonucléase impliquée, les événements peuvent être « émoussés » ou « collants », se référant à l’endroit où dans le brin l’ADN ou l’ARN est coupé.
Les chercheurs peuvent utiliser des endonucléases de restriction connues pour couper l’ADN dans les zones cibles souhaitées, créant ainsi un point d’insertion pratique. Un nouveau matériel génétique peut être inséré à ce stade, dans le but de favoriser l’expression d’un gène entièrement nouveau. Cela peut être utilisé pour faire des choses comme introduire une résistance aux herbicides dans les cultures afin que les agriculteurs puissent pulvériser les champs pour lutter contre les mauvaises herbes.
Les laboratoires qui fabriquent des endonucléases vendent leurs produits aux chercheurs et à d’autres laboratoires. Le laboratoire décrit les façons dont un produit peut agir, permettant aux chercheurs de déterminer quel produit serait le plus adapté à leurs utilisations souhaitées. Travailler avec des endonucléases peut être délicat, et cela demande de la patience et des compétences. On pourrait considérer une enzyme comme une endonucléase de restriction comme un ensemble de ciseaux très petit et très pointilleux qui peut être utilisé pour élaborer un projet, mais peut également mal fonctionner s’il n’est pas manipulé correctement, coupant au mauvais endroit ou ne coupant pas du tout.