张钰雯，俞晨霖，戴心忱，肖易倍，陆美玲*

（1中国药科大学生命科学与技术学院，南京211198；2中国药科大学药学院，南京211198）

CRISPR-Cas （clustered regularly interspaced short palindromic repeats and CRISPR associated）系统是一种在细菌和古细菌基因组中发现的适应性免疫系统，由RNA 介导来抵挡外源核酸的入侵。1987年，日本大阪大学在研究大肠埃希菌的碱性磷酸酶同工酶时发现其基因组中存在一些串联间隔重复序列［1］，后续研究表明这段序列在细菌和古细菌的基因组中广泛存在，2002年被正式命名为CRISPR［2］。本文介绍了1 类中的Ⅰ型CRISPR-Cas系统近几年的研究成果和应用，主要是其基因簇组成和Cas蛋白的异同点，以及从结构的角度详细阐述Ⅰ型系统中效应复合物的组装模式以及特异性识别底物并招募Cas3 蛋白的R-loop 机制，分子作用方式与目前应用最广泛的CRISPR-Cas9 系统相比有很大不同。另外，对Ⅰ型CRISPR-Cas 系统在基因编辑领域的应用进行了总结。相比Cas9蛋白，Cas3 的长片段DNA 降解功能更有利于进行大范围的基因组功能研究，效应复合物的靶向性可用于融合调控蛋白来调节基因的表达，同时CRISPR 阵列的特性便于多基因同时编辑，具有填补当前基因编辑领域空白的潜力。

1 CRISPR-Cas系统及其分类命名

1.1 CRISPR-Cas系统免疫过程

CRISPR-Cas 基因簇包含储存外源核酸序列信息的CRISPR 基因座以及编码不同功能蛋白的cas基因。CRISPR 基因座是一段由前导序列、重复序列和间隔序列组成的簇状规则间隔的短回文重复片段。前导序列是CRISPR 基因座的启动子，转录重复序列和间隔序列，但不翻译为蛋白；长度相近的间隔序列则是来源于噬菌体、质粒、转座酶基因或内源性的有害核酸片段等；……