Nickase

Eine Nickase ist eine spezielle Variante eines DNA-schneidenden Enzyms (Nuklease), die nur einen der beiden Stränge der DNA schneidet – also eine „Kerbe“ oder nick erzeugt. Der Begriff leitet sich vom englischen nick für „Einkerbung“ ab. Nickasen spielen in der modernen Genom-Editierung eine zentrale Rolle, insbesondere beim Base Editing und Prime Editing, wo sie als präzisere Alternativen zu den klassischen Doppelstrang-schneidenden Enzymen wie Cas9 eingesetzt werden.

In herkömmlichen CRISPR/Cas9-Systemen entstehen Doppelstrangbrüche, die von zelleigenen Reparaturmechanismen geflickt werden. Dieser Prozess kann unvorhersehbare Mutationen erzeugen, da die Reparatur oft fehlerhaft erfolgt. Nickasen hingegen erzeugen nur einen Einzelstrangbruch. Damit wird der Reparaturmechanismus gezielter aktiviert, und es lassen sich definierte Veränderungen an einzelnen Basen oder kurzen DNA-Abschnitten vornehmen.

Technisch entsteht eine Nickase meist durch gezielte Mutation des Cas9-Enzyms, sodass nur eine der beiden katalytischen Domänen aktiv bleibt. Dadurch wird anstelle eines vollständigen Schnitts nur eine Seite des DNA-Doppelstrangs geöffnet.

In Kombination mit weiteren Enzymen, etwa Deaminasen, ermöglichen Nickasen chemische Veränderungen einzelner Basen (z. B. von Cytosin zu Uracil) und leiten so gezielte Punktmutationen ein. Diese hohe Präzision macht sie zu einem wichtigen Werkzeug für die Forschung an komplexen Genfunktionen und für Anwendungen in der Pflanzenzüchtung, bei denen kleinste genetische Änderungen große Auswirkungen haben können.

Nickasen reduzieren zudem unerwünschte Nebeneffekte und erhöhen die Sicherheit der Genom-Editierung. Ihre Entwicklung ist ein Beispiel dafür, wie das Verständnis molekularer Mechanismen immer feinere Eingriffe in das Erbgut ermöglicht – von der „Genschere“ zum „Genstift“.