CRISPR Cas9酶是(shì)原核(hé)生物(wù)的一種(zhǒng)天然(rán)免疫係(xì)統。某些細菌在(zài)遭到病(bìng)毒(dú)入(rù)侵(qīn)後(hòu)，能夠(gòu)把病毒基因(yīn)的(dí)一(yī)小(xiǎo)段(duàn)存儲(chǔ)到(dào)自身(shēn)的(dí) DNA 裏一(yī)個(gè)稱為 CRISPR 的(dí)存(cún)儲(chǔ)空間(jiān)。當(dāng)再次(cì)遇到(dào)病(bìng)毒(dú)入侵時(shí)，細菌(jūn)能夠根據存寫的片(piàn)段(duàn)識別(bié)病毒，將病毒的DNA切(qiē)斷而使之(zhī)失效(xiào)。分(fēn)布在(zài)40%的已測(cè)序細(xì)菌(jūn)和90%的(dí)已(yǐ)測序古(gǔ)細菌當中(zhōng)。 (注：生(shēng)活在深海的火山(shān)口(kǒu)，陸地(dì)的熱(rè)泉(quán)以及(jí)鹽鹼(jiǎn)湖(hú)等環(huán)境(jìng)中，有(yǒu)一些(xiē)結構的(dí)細(xì)菌，稱(chēng)為古細(xì)菌)
 

　　CRISPR Cas9酶(méi)的(dí)作(zuò)用原理：
 

　　階(jiē)段一：CRISPR 的高度可變(biàn)的間隔區的獲得(俘獲外源(yuán)DNA，登(dēng)記(jì)“黑名(míng)單”)
 

　　CRISPR 的(dí)高度(dù)可變(biàn)的間隔區獲得(dé)，其實(shí)就是(shì)指外(wài)來(lái)入侵(qīn)的(dí)噬菌體或是(shì)質(zhì)粒(lì)DNA 的一小(xiǎo)段DNA 序列被(bèi)整合(hé)到(dào)宿主菌的(dí)基因(yīn)組，整合的位(wèi)置位於CRRSPR 的5' 端(duān)的(dí)兩個重(zhòng)復序列(liè)之間。因此(cǐ)，CRISPR 基(jī)因座中的間(jiān)隔序(xù)列從5' 到(dào)3' 的(dí)排(pái)列(liè)也記(jì)錄了(liǎo)外源遺傳物(wù)質入(rù)侵的(dí)時(shí)間順序(xù)。
 

　　階段(duàn)二(èr)：CRIPSR 基因(yīn)座(zuò)的表(biǎo)達(包括(kuò)轉錄(lù)和轉錄後的成熟加工)
 

　　CRISPR序列(liè)在(zài)前導區(qū)的(dí)調(tiáo)控(kòng)下(xià)轉錄產生pre-crRNA(crRNA的(dí)前(qián)體)，同(tóng)時與pre-crRNA序列互補的tracrRNA(反(fǎn)式(shì)激(jī)活crRNA)也(yě)被(bèi)轉(zhuǎn)錄(lù)出(chū)來。pre-crRNA通過(guò)鹼基(jī)互(hù)補(bǔ)配(pèi)對與(yǔ)tracrRNA形成雙鏈(liàn)RNA並(bìng)與Cas9編碼的蛋(dàn)白組裝(zhuāng)成一(yī)個(gè)復合體(tǐ)。它將根據(jù)入侵(qīn)者的類(lèi)型，選取(qǔ)對應(yīng)的(dí)“號碼”(間(jiān)隔序列(liè)RNA)，並在核糖(táng)核酸(suān)酶Ⅲ(RNaseⅢ)的協助下(xià)對這段進(jìn)行(háng)剪切，形成(chéng)一段(duàn)短小的crRNA(包(bāo)含(hán)單(dān)一種類的(dí)間隔序(xù)列RNA以(yǐ)及部分(fēn)重(zhòng)復(fù)序列區(qū))。
 

　　階(jiē)段三(sān)：CRISPR/Cas 係統活性的(dí)發(fā)揮(靶(bǎ)向(xiàng)幹擾)
 

　　crRNA，Cas9以(yǐ)及tracrRNA組(zǔ)成(chéng)復合(hé)物可(kě)以對(duì)入侵(qīn)者的(dí)DNA進行準(zhǔn)確(què)的打擊(jī)。這(zhè)個復合(hé)物將掃(sǎo)描(miáo)整個外源(yuán)DNA序列(liè)，並(bìng)識(shí)別出(chū)與crRNA互(hù)補(bǔ)的原(yuán)間(jiān)隔序(xù)列(liè)。這時(shí)，復(fù)合物(wù)將(jiāng)定位到(dào)PAM/原間(jiān)隔序(xù)列的(dí)區(qū)域(yù)，DNA雙鏈(liàn)將被(bèi)解(jiě)開(kāi)，形(xíng)成R-Loop。crRNA將(jiāng)與互補(bǔ)鏈(liàn)雜(zá)交，而(ér)另一條(tiáo)鏈(liàn)則保(bǎo)持遊(yóu)離狀態。