《表1 CRISPR/Cas系统最新分类》

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《CRISPR/Cas基因编辑系统在原核微生物细胞工厂构建中的开发与应用》

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分析CRISPR数据库（http://crispr.i2bc.paris-saclay.fr）结果显示，大约90%的古细菌和40%的细菌中具有CRISPR序列[20]。如此广泛的存在也造就了CRISPR/Cas系统种类的多样性，但无论哪一类型的CRISPR系统，都可以从功能模块化的角度将其划分为适应模块（Adaptation module）、响应模块（Effector module）和附件模块（Accessory module）[18，21]。其中响应模块包含了与cr RNA成熟以及识别和降解外源核苷酸相关的Cas蛋白。响应模块的不同导致其分化种类异常丰富，也构成了目前CRISPR/Cas系统分类的基础，根据响应模块的不同，研究者将目前发现的CRISPR/Cas系统划分为2类6型，共24种亚型[22-23]。如表1所示，第一大类CRISPR/Cas系统由多亚基效应蛋白复合体发挥免疫功能，包括TypeⅠ、TypeⅢ和TypeⅣ；第二大类CRISPR/Cas系统由具有多结构域的单一蛋白组成，包括TypeⅡ、TypeⅤ和TypeⅥ。目前对TypeⅡCRISPR/Cas9系统的研究最为透彻，其主要包含Cas9蛋白、tracr RNA、cr RNA和RNaseⅢ四个元件[24]。Cas9是一个具有两个核酸结构域（RuvC和HNH）的多功能蛋白，不仅参与cr RNA的成熟，还可以在tracrRNA:crRNA复合体的引导下切割靶序列DNA，形成一个平末端的双链切口，同时能够识别位于原型间隔区下游的PAM序列（5′-NGG-3′），防止出现自身免疫[25]。