許多細菌的規律成簇間隔短迴文重複(CRISPR) - CRISPR相關(Cas)系統使用雙rna引導的DNA內切酶Cas9，透過在靶DNA中引入位點特異性的雙鏈斷裂來防禦入侵的噬菌體和偶聯質粒。
靶位點識別嚴格要求靶位點兩側存在一個短的原間隔鄰近序列(PAM)，隨後的R-loop形成和鏈斷裂是由引導RNA和靶DNA之間的互補鹼基配對、Cas9-DNA相互作用和相關構象變化驅動的。
CRISPR - cas9作為RNA可程式設計DNA靶向和編輯平臺的使用是透過合成的單引導RNA (sgRNA)來簡化的，該sgRNA模仿天然的雙反式啟用CRISPR RNA (tracrRNA) -CRISPR RNA (crRNA)結構。
本綜述旨在對cas9介導的rna引導的DNA靶向和切割的機制和結構進行深入的瞭解。
從生化和結構研究的角度來看分子方面可以為合理工程提供了一個框架，旨在改變催化功能，指導RNA特異性，PAM要求和減少脫靶活性，以開發基於cas9的基因疾病治療方法。
基因剪刀CRISPR-Cas9原理圖：
CRISPR - Cas9介導的DNA干擾在細菌適應性免疫中的作用
(1)II型CRISPR - cas系統中典型的CRISPR位點由一系列重複序列(重複序列，棕色菱形)組成，這些重複序列之間間隔著短段的非重複序列以及一組crispr相關基因(cas)(彩色箭頭)。在cas操縱子之前是反式CRISPR RNA (tracrRNA)基因，它編碼一種獨特的非編碼RNA，與重複序列具有同源性。
(2)在噬菌體感染後，來自侵襲性遺傳元件的一個新的間隔序列(深綠色)透過獲取機制(Cas1、Cas2和Csn2)被納入CRISPR序列。
(3）一旦整合，新的間隔子與其他所有的間隔子共同轉錄成一個長前體CRISPR RNA (pre-crRNA)，包含重複序列(棕色線)和間隔子(深綠色、藍色、淺綠色和黃色線)。tracrRNA被單獨轉錄，然後透過RNase III切割退火到crRNA前重複，以使crRNA成熟。
（4）透過未知核酸酶進一步修剪crRNA的5‘末端(灰色箭頭)，引導序列的長度減少到20 nt。
（5）在干擾過程中，成熟的crRNA - tracrRNA結構與Cas9內切酶結合，並進一步引導其裂解含有20 nt crRNA互補序列的外源DNA，該序列位於PAM序列之前。
