Was ist eine Endonuklease?

Eine Endonuklease ist ein spezialisiertes Enzym, das die Bindungen zwischen Nukleinsäuren in einer Polynukleotidkette unter Bildung von zwei Fragmenten aufbrechen kann. Diese Enzyme können sowohl in DNA als auch in RNA wirken, um aus einem Strang herauszuschneiden. Bestimmte Endonukleasen, die als Restriktionsendonukleasen bekannt sind, greifen spezifische Stellen innerhalb von RNA- und DNA-Strängen an und erkennen bestimmte Sequenzen. Diese Enzyme sind in der wissenschaftlichen Forschung sehr wertvoll, wenn Menschen genetische Informationen wie in der Gentechnik bearbeiten möchten.

Im Gegensatz dazu kann eine Exonuklease genetisches Material nur am Ende eines DNA- oder RNA-Strangs abschneiden. Endonukleasen werden von Bakterien und Archaeen als Teil ihrer Abwehrmechanismen verwendet. Einige der frühesten Beobachtungen dieser Enzyme in Aktion stammen aus der Erforschung von Bakterien, und Bakterien werden verwendet, um Endonukleasen für Forschungszwecke in großem Maßstab zu produzieren.

Innerhalb eines Bakteriums ist eine Endonuklease so konzipiert, dass sie Virusangriffe abwehrt, indem sie fremde DNA zerhackt, so dass sie nicht mehr funktioniert. Der Organismus schützt seine eigene DNA durch einen als Methylierung bekannten Prozess vor den Wirkungen der Endonuklease. Die Methylierung verhindert die Wirkung der Endonuklease und stellt sicher, dass die DNA des Organismus intakt bleibt. Fremd-DNA ist jedoch nicht so glücklich, und die Endonuklease schneidet das Rückgrat der DNA sauber an zwei Stellen und schneidet es, um separate Stränge zu bilden. Abhängig davon, welche Endonuklease beteiligt ist, können die Ereignisse "stumpf" oder "klebrig" sein und sich darauf beziehen, wo in dem Strang die DNA oder RNA aufgetrennt ist.

Forscher können bekannte Restriktionsendonukleasen verwenden, um DNA in gewünschte Zielbereiche zu schneiden und so einen bequemen Insertionspunkt zu schaffen. An dieser Stelle kann neues genetisches Material eingefügt werden, um die Expression eines völlig neuen Gens zu fördern. Dies kann verwendet werden, um Pflanzen mit einer Herbizidresistenz zu versorgen, sodass die Landwirte Felder besprühen können, um Unkraut zu bekämpfen.

Labore, die Endonukleasen herstellen, verkaufen ihre Produkte an Forscher und andere Labore. Das Labor beschreibt die Funktionsweise eines Produkts und ermöglicht es den Forschern, das Produkt zu bestimmen, das für ihre gewünschten Anwendungen am besten geeignet ist. Die Arbeit mit Endonukleasen kann schwierig sein und erfordert Geduld und Geschick. Man könnte sich ein Enzym wie eine Restriktionsendonuklease als eine sehr kleine und sehr feine Schere vorstellen, mit der man ein Projekt erstellen kann, die aber auch fehlerhaft funktioniert, wenn sie nicht richtig gehandhabt wird, an der falschen Stelle schneidet oder überhaupt nicht schneidet.