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CRISPR(clustered,regularly interspaced,short palindromic repeats)是一種來自細菌降解入侵的病毒DNA或其他外源DNA的免疫機制。在細菌及古細菌中，CRISPR系統(tǒng)共分成3類，其中Ⅰ類和Ⅲ類需要多種CRISPR相關(guān)蛋白（Cas蛋白）共同發(fā)揮作用，而Ⅱ類系統(tǒng)只需要一種Cas蛋白即可，這為其能夠廣泛應(yīng)用提供了便利條件。目前，來自Streptococcus pyogenes的CRISPR/Cas9系統(tǒng)應(yīng)用較為廣泛。
Cas9蛋白（含有兩個核酸酶結(jié)構(gòu)域，可以分別切割DNA兩條單鏈）。Cas9首先與crRNA及tracrRNA結(jié)合成復(fù)合物，然后通過PAM序列結(jié)合并侵入DNA，形成RNA-DNA復(fù)合結(jié)構(gòu)，進而對目的DNA雙鏈進行切割，使DNA雙鏈斷裂。由于PAM序列結(jié)構(gòu)簡單（5’-NGG-3’），幾乎可以在所有的基因中都能找到大量靶點，因此得到廣泛的應(yīng)用。CRISPR/Cas9技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用于植物、細菌、酵母、魚類及哺乳動物細胞，是目前較高效的基因組編輯技術(shù)。