CRISPR Cas9酶是原核生物的一种天然免疫系统。某些细菌在遭到病毒入侵后，能够把病毒基因的一小段存储到自身的 DNA 里一个称为 CRISPR 的存储空间。当再次遇到病毒入侵时，细菌能够根据存写的片段识别病毒，将病毒的DNA切断而使之失效。分布在40%的已测序细菌和90%的已测序古细菌当中。 (注：生活在深海的火山口、陆地的热泉以及盐碱湖等环境中，有一些结构的细菌，称为古细菌)
 

　　CRISPR Cas9酶的作用原理：
 

　　阶段一：CRISPR 的高度可变的间隔区的获得(俘获外源DNA，登记“黑名单”)
 

　　CRISPR 的高度可变的间隔区获得，其实就是指外来入侵的噬菌体或是质粒DNA 的一小段DNA 序列被整合到宿主菌的基因组，整合的位置位于CRRSPR 的5' 端的两个重复序列之间。因此，CRISPR 基因座中的间隔序列从5' 到3' 的排列也记录了外源遗传物质入侵的时间顺序。
 

　　阶段二：CRIPSR 基因座的表达(包括转录和转录后的成熟加工)
 

　　CRISPR序列在前导区的调控下转录产生pre-crRNA(crRNA的前体)，同时与pre-crRNA序列互补的tracrRNA(反式激活crRNA)也被转录出来。pre-crRNA通过碱基互补配对与tracrRNA形成双链RNA并与Cas9编码的蛋白组装成一个复合体。它将根据入侵者的类型，选取对应的“号码”(间隔序列RNA)，并在核糖核酸酶Ⅲ(RNaseⅢ)的协助下对这段进行剪切，形成一段短小的crRNA(包含单一种类的间隔序列RNA以及部分重复序列区)。
 

　　阶段三：CRISPR/Cas 系统活性的发挥(靶向干扰)
 

　　crRNA，Cas9以及tracrRNA组成复合物可以对入侵者的DNA进行准确的打击。这个复合物将扫描整个外源DNA序列，并识别出与crRNA互补的原间隔序列。这时，复合物将定位到PAM/原间隔序列的区域，DNA双链将被解开，形成R-Loop。crRNA将与互补链杂交，而另一条链则保持游离状态。