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成簇规律间隔短回文序列CRISPR（clustered regularly interspaced shortpalindromic repeat）是广泛存在于细菌和古菌中的基因，包含很多间隔和重复序列，当细菌受到外来病毒或质粒入侵时，它们的双链DNA片段便被插入到CRISPR的重复序列之中，成为新的间隔序列。这之后如有携带相同基因的病毒或质粒入侵时，带有这些间隔片段的CRISPR基因将被转录成RNA并经过切割成为crRNA（CRISPR RNA），接着对外来病毒的DNA的复制等活动产生干扰，从而发生免疫作用。这个过程中每个阶段都需要有与CRISPR共同作用的蛋白的参与，称为Cas（CRISPR Associtated Proteins）蛋白，整个免疫系统称为CRISPR/Cas系统。基于种系发生、序列、位置等最终确定了3种CRISPR/Cas系统，分别为Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型。每型系统都有其标志蛋白，但是所有的CRISPR/Cas系统中普遍存在Cas1和Cas2蛋白，目前认为它们与间隔序列的获取有关，其中Cas2蛋白为单链RNA内切酶。在Ⅰ型系统中较典型的是E.coli K12菌株中的系统，其crRNA被整合到一个由5种Cas蛋白组成的复合物中进而被切割称为成熟的crRNA，它们一起称为Cascade（CRISPR-associated complex ofantiviral defence）复合物，该复合物会引发下一阶段的免疫反应。
Ⅰ型CRISPR/Cas系统存在的范围比较广，Thermus thermophilus嗜热菌中的CRISPR/Cas系统也属于这个类型，是大肠杆菌中此系统的亚型。我们将采用分子生物学方法，将Thermus thermophilus菌中Cse1大量表达，再进行分离纯化得到纯度较高的蛋白样品用于生长晶体，用结构生物学手段分析该蛋白的结构及功能。我的另外一个工作是采用结构生物学手段研究Thermus thermophilus菌中的一个Cas2蛋白，并且期望得到该蛋白与单链RNA复合物的晶体结构，以进一步解释其切割RNA的机制。