大量的研究表明，CRISPR-Cas系统的免疫功能通过以下三个阶段得以实现：1。获取阶段（acquisition stage）：将入侵DNA的序列整合到CRISPR基因位点中；2。表达阶段（expression stage）：入侵的DNA随CRISPR序列共同转录，前驱体pre-crRNA被加工为更小的CRISPR RNAs(crRNAs)；3。干扰阶段（interference stage）：crRNA指导cas核酸酶或者其他的核酸酶清除入侵的DNA[10]。详细过程见图1。1。

自从Barrangou发表了里程碑式的论文来介绍CRISPR-Cas系统作为原核生物的适应性免疫系统的发现以来，关于该系统独特机制的阐释已经取得了很大的进展，尽管最初的研究显示，在CRISPR-Cas系统中存在着巨大的变化，但随后的序列比较分析总结出了三种主要类型。此外，最近关于Cas蛋白和crRNP复合物的结构分析显示在类型I和类型IIIcrRNP复合物之间存在着未曾预料到的相似性[11]，与这些多亚基的复合物相对比，单一蛋白的Cas9-crRNP复合物在结构上与其他的crRNP复合物是不相关的，而且在CRISPR的表达和干扰的水平上也存在着显著的机制差异。

我们关于CRISPR-Cas功能机制的理解存在着很大的差异，包含间隔序列获取过程的分子细节，尤其是Cas1和Cas2的功能，Cas3和Cas4的涉入，以及普通修复和重组酶的协助。在CRISPR干扰的水平上，机制已经基本明确，但是几个与区别自身与非自身的细节问题依然未能得到深入的理解，分子水平上的理解主要依靠高分辨率的分子结构。稳步增长的结构数量对于单独的Cas蛋白是有用的，但是关键的挑战在于获得RNP复合物原子级分辨率的模型，对于三个主要的CRISPR-Cas系统，最近都取得了重大的进步，但是依然有很多重要的问题等待着突破和解决。

图1。1     CRISPR-Cas系统的作用机制

我们关于CRISPR-Cas功能机制的理解存在着很大的差异，包含间隔序列获取过程的分子细节，尤其是Cas1和Cas2的功能，Cas3和Cas4的涉入，以及普通修复和重组酶的协助。在CRISPR干扰的水平上，机制已经基本明确，但是几个与区别自身与非自身的细节问题依然未能得到深入的理解，分子水平上的理解主要依靠高分辨率的分子结构。稳步增长的结构数量对于单独的Cas蛋白是有用的，但是关键的挑战在于获得RNP复合物原子级分辨率的模型，对于三个主要的CRISPR-Cas系统，最近都取得了重大的进步，但是依然有很多重要的问题等待着突破和解决。

1。3 CMR复合物

CRISPR-cas系统是高度多样性的，以系统中的特征蛋白为主要依据，CRISPR-cas系统分为三种主要的类型，然后进一步的被划分为更多的亚型。每个类型都有一个特定的特征cas蛋白[12]：类型1包括cas3核酸酶-解旋酶，类型2系统是通过cas9核酸酶所界定的，类型3系统拥有cas40，这是一个功能未知的大蛋白。为了特异性的识别和清除外来的DNA，crRNAs和cas蛋白组成了crRNP复合物。类型I-A到I-S crRNP复合物被称作Cascade(抗病毒的与CRISPR相关的复合物），然而在类型II系统里，所有的crRNPs被称作Cas9复合物。除此之外，类型III-A crRNP复合物被称作Csm复合物，同时那些属于类型III-B 系统的被称作CMR复合物[13]。补充信息见图1。2。   

图1。2 各类系统中的crRNP复合物类型

近期CMR复合物的结构通过电子显微镜得到了解析，其分辨率达到12Å[13]。CMR复合物至少由6个相互区别的蛋白（cmr1~cmr6）组成，它们相对于其它的CRISPR-Cas系统是独特的，因为它识别并作用于RNA而非DNA。然而最近又有新的研究发现，两种CMR复合物（Cmr-α and Cmr-β）在冰岛硫化叶菌中被不同的基因簇编码[14]，其中Cmr-α复合物（由cmr1~cmr6组成）被发现会在体内以一种依赖于Csx1且需要目标DNA转录的机制将质粒DNA作为靶标进行清除[15]，这似乎与III-B系统中的Csm复合物有着功能上的相似性。与此相比，硫矿硫化叶菌中的Cmr-β复合物（由cmr1~cmr7组成）在体外环境下会以RNA为目标[16]。然而这些研究所显示出的催化机制与之前的解释有着本质上的区别，这都说明在类型III系统中存在着其它的机制上与功能上的多样性，其作用机理尚未阐释清楚，亟待更进一步的研究。文献综述