Endonukleaza je specijalizirani enzim koji je sposoban razbiti veze između nukleinskih kiselina u polinukleotidnom lancu, dajući dva fragmenta. Ovi enzimi mogu djelovati i na DNK i na RNA kako bi izrezali unutar lanca. Određene endonukleaze, poznate kao restrikcijske endonukleaze, napadaju specifična mjesta unutar lanaca RNA i DNA, prepoznajući određene sekvence. Ovi enzimi su vrlo vrijedni u znanstvenim istraživanjima kada ljudi žele mogućnost uređivanja genetskih informacija, kao u genetskom inženjerstvu.
Nasuprot tome, egzonukleaza može odrezati genetski materijal samo na kraju lanca DNA ili RNA. Endonukleaze koriste bakterije i arheje kao dio svojih obrambenih mehanizama. Neka od najranijih opažanja djelovanja ovih enzima potječu iz istraživanja na bakterijama, a bakterije se koriste za proizvodnju endonukleaza u velikim razmjerima u istraživačke svrhe.
Unutar bakterije, endonukleaza je dizajnirana da odbije virusne napade usitnjavajući stranu DNK tako da ona postaje nefunkcionalna. Organizam štiti vlastitu DNK od djelovanja endonukleaze kroz proces poznat kao metilacija. Metilacija sprječava djelovanje endonukleaze, osiguravajući da DNK organizma ostane netaknuta. Međutim, strana DNK nije te sreće i endonukleaza će uredno prerezati okosnicu DNK na dva mjesta, odsjeći je kako bi stvorila odvojene niti. Ovisno o tome koja je endonukleaza uključena, događaji mogu biti “tupi” ili “ljepljivi”, što se odnosi na to gdje je u lancu DNA ili RNA prekinuta.
Istraživači mogu koristiti poznate restrikcijske endonukleaze kako bi odsjekli DNK u željenim ciljnim područjima, stvarajući prikladnu točku umetanja. U ovom trenutku može se umetnuti novi genetski materijal, s ciljem nagovaranja ekspresije potpuno novog gena. To se može koristiti za stvari kao što je uvođenje otpornosti na herbicide u usjeve kako bi farmeri mogli prskati polja kako bi spriječili korov.
Laboratoriji koji proizvode endonukleaze prodaju svoje proizvode istraživačima i drugim laboratorijima. Laboratorij opisuje načine na koje proizvod može djelovati, omogućujući istraživačima da odrede koji bi proizvod bio najprikladniji za njihovu željenu upotrebu. Rad s endonukleazama može biti težak i zahtijeva strpljenje i vještinu. O enzimu poput restrikcijske endonukleaze moglo bi se razmišljati kao o vrlo malom i vrlo izbirljivom setu škara koje se mogu koristiti za izradu projekta, ali također mogu pokvariti ako se s njim ne rukuje pravilno, reže se na krivom mjestu ili uopće ne uspije rezati.