Wat is een endonuclease?
Een endonuclease is een gespecialiseerd enzym dat in staat is om de bindingen tussen nucleïnezuren in een polynucleotide-keten te verbreken, waardoor twee fragmenten worden verkregen. Deze enzymen kunnen zowel in DNA als RNA werken om uit een streng te snijden. Bepaalde endonucleasen, bekend als restrictie-endonucleasen, vallen specifieke plaatsen binnen strengen van RNA en DNA aan, waarbij bepaalde sequenties worden herkend. Deze enzymen zijn zeer waardevol in wetenschappelijk onderzoek wanneer mensen genetische informatie willen bewerken, zoals bij genetische manipulatie.
Een exonuclease daarentegen kan alleen genetisch materiaal wegsnijden aan het einde van een DNA- of RNA-streng. Endonucleasen worden gebruikt door bacteriën en archaea als onderdeel van hun afweermechanismen. Sommige van de vroegste waarnemingen van deze enzymen in actie zijn afkomstig van onderzoek naar bacteriën en bacteriën worden gebruikt om op grote schaal endonucleasen te produceren voor onderzoeksdoeleinden.
Binnen een bacterie is een endonuclease ontworpen om virale aanvallen af te weren door vreemd DNA af te hakken zodat het niet meer functioneert. Het organisme beschermt zijn eigen DNA tegen de acties van het endonuclease door een proces dat bekend staat als methylatie. Methylatie voorkomt dat het endonuclease werkt, en zorgt ervoor dat het DNA van het organisme intact blijft. Vreemd DNA heeft echter niet zoveel geluk en het endonuclease zal de ruggengraat van het DNA netjes op twee plaatsen knippen en het scheiden om afzonderlijke strengen te creëren. Afhankelijk van het endonuclease, kunnen de gebeurtenissen "bot" of "plakkerig" zijn, verwijzend naar waar in de streng het DNA of RNA is doorgesneden.
Onderzoekers kunnen bekende restrictie-endonucleasen gebruiken om DNA in gewenste doelgebieden te knippen, waardoor een handig invoegpunt ontstaat. Op dit punt kan nieuw genetisch materiaal worden ingebracht, met als doel de expressie van een geheel nieuw gen te verzachten. Dit kan worden gebruikt om dingen te doen zoals herbicideresistentie voor gewassen, zodat boeren velden kunnen spuiten om onkruid te bestrijden.
Labs die endonucleasen produceren, verkopen hun producten aan onderzoekers en andere labs. Het lab beschrijft de manieren waarop een product kan werken, waardoor onderzoekers kunnen bepalen welk product het meest geschikt is voor het gewenste gebruik. Werken met endonucleasen kan lastig zijn en vereist geduld en vaardigheid. Je zou een enzym als een restrictie-endonuclease kunnen zien als een zeer kleine en zeer kieskeurige schaar die kan worden gebruikt om een project te maken, maar kan ook defect raken als deze niet goed wordt gehanteerd, op de verkeerde plek snijdt of helemaal niet snijdt.