Endonukleaasi on erikoistunut entsyymi, joka kykenee katkaisemaan siteet nukleiinihappojen välillä polynukleotidiketjussa, jolloin saadaan kaksi fragmenttia. Nämä entsyymit voivat toimia sekä DNA: ssa että RNA: ssa leikatakseen säikeen sisältä. Tietyt endonukleaasit, jotka tunnetaan restriktioendonukleaaseina, hyökkäävät tiettyihin kohtiin RNA- ja DNA -juosteissa tunnistamalla tiettyjä sekvenssejä. Nämä entsyymit ovat erittäin arvokkaita tieteellisessä tutkimuksessa, kun ihmiset haluavat mahdollisuuden muokata geneettistä tietoa, kuten geenitekniikassa.
Sitä vastoin eksonukleaasi voi leikata pois geneettisen materiaalin vain DNA- tai RNA -juosteen päästä. Bakteerit ja arkeat käyttävät endonukleaaseja osana puolustusmekanismejaan. Jotkut näiden entsyymien varhaisimmista havainnoista ovat peräisin bakteeritutkimuksesta, ja bakteereja käytetään tuottamaan endonukleaaseja suuressa mittakaavassa tutkimustarkoituksiin.
Bakteerin sisällä endonukleaasi on suunniteltu torjumaan virushyökkäyksiä pilkkomalla vieraaa DNA: ta niin, että se muuttuu toimintakyvyttömäksi. Organismi suojaa omaa DNA: taan endonukleaasin vaikutuksilta metylaationa tunnetulla prosessilla. Metylaatio estää endonukleaasin toimimasta ja varmistaa, että organismin DNA jätetään koskemattomaksi. Vieraalla DNA: lla ei kuitenkaan ole niin onnea, ja endonukleaasi katkaisee siististi DNA: n selkärangan kahteen paikkaan katkaisemalla sen erillisten säikeiden luomiseksi. Riippuen siitä, mikä endonukleaasi on mukana, tapahtumat voivat olla “tylppä” tai “tahmea”, mikä viittaa siihen, missä säikeessä DNA tai RNA on katkaistu.
Tutkijat voivat käyttää tunnettuja restriktioendonukleaaseja katkaistakseen DNA: n halutuille kohdealueille, mikä luo kätevän lisäyspisteen. Tässä vaiheessa voidaan lisätä uutta geneettistä materiaalia, jonka tarkoituksena on houkutella täysin uuden geenin ilmentyminen. Tätä voidaan käyttää esimerkiksi rikkakasvien torjunta -aineiden kestävyyden lisäämiseen viljelykasveihin, jotta viljelijät voivat suihkuttaa kenttiä rikkaruohojen hillitsemiseksi.
Endonukleaaseja valmistavat laboratoriot myyvät tuotteitaan tutkijoille ja muille laboratorioille. Laboratorio kuvaa tapoja, joilla tuote voi toimia, jolloin tutkijat voivat päättää, mikä tuote sopisi parhaiten heidän haluttuihin käyttötarkoituksiinsa. Endonukleaasien kanssa työskentely voi olla hankalaa, ja se vaatii kärsivällisyyttä ja taitoa. Voisi ajatella, että entsyymi, kuten restriktioendonukleaasi, on hyvin pieni ja erittäin hieno saksisarja, jota voidaan käyttää projektin laatimiseen, mutta joka voi myös toimia väärin, jos sitä ei käsitellä oikein, leikataan väärään kohtaan tai se ei leikkaa ollenkaan.