Les Méganucléases sont des protéines naturelles présentes dans de nombreux organismes monocellulaires. Ce sont des « ciseaux à ADN » très spécifiques. Elles reconnaissent leur site de fixation par une suite d’acides nucléiques (les composants de l’ADN) de 12 à plus de 30 paires de bases, ce site étant statistiquement unique dans un génome. Une fois la cassure de l’ADN réalisée, la cellule active son système de maintenance et de réparation (par exemple, la recombinaison homologue). Ce système corrige la molécule d’ADN en se servant comme modèle, par exemple, de sa copie jumelle (correction d’un gène) ou d’un fragment spécifiquement introduit dans la cellule (insertion ou « Knock-in »). C’est l’équivalent du « copier-coller » d’un logiciel de traitement de texte. Lorsqu’il s’agit seulement d’inactiver un gène, et non de le remplacer, l’ADN cassé est ligaturé et perd de l’information, le gène visé étant ainsi inactivé (principe du « Knock-out »).