CRISPR-Cas系统是一种由RNA引导的适应性免疫系统,可保护细菌和古生菌免受噬菌体及其他外源核酸物质的入侵。已经鉴定的CRISPR-Cas系统具有丰富的多样性,可分为两个大类。其中,第二大类CRISPR-Cas系统是通过单个多结构域的Cas效应蛋白与cr RNA（CRISPR RNA）形成复合物,从而发挥其RNA引导的核酸内切酶活性。目前,由第二大类II型CRISPR-Cas9系统和V型CRISPR-Cas12a系统改造而成的基因编辑工具已经得到了广泛的应用。Cas13d是第二大类VI型CRISPR-Cas系统的家族成员。由于其具有较小的蛋白尺寸、发挥功能时靶RNA序列两边没有PFS（protospacer flanking sequence）限制、以及高效的靶RNA切割活性等特点,在RNA编辑领域有很大的应用潜力。本研究解析了uncultured Ruminococcus sp.Cas13d（UrCas13d）与cr RNA二元复合物的高分辨率晶体结构,并开展了系统的生化实验。研究发现,成熟的cr RNA结合在由UrCas13d蛋白紧凑的双叶型结构形成的带大量正电荷的通道内。两个水合镁离子的存在有助于稳定cr RNA repeat region的构象。经生化实验表明,二价金属离子对于UrCas13d蛋白加工pre-cr RNA（precursor CRISPR RNA）不是必需的,但对于其切割靶RNA是必不可少的。cr RNA repeat region内的核苷酸U（-8）～C（-1）的序列和结构对于靶RNA的切割是不可缺少的,并且能被UrCas13d特异性识别。此外,加工pre-cr RNA的酶活位点位于UrCas13d蛋白的HEPN-2结构域（higher eukaryotes and prokaryotes nucleotide-binding domain）,其中氨基酸残基R802和K905对于pre-cr RNA的加工十分重要。单点突变了UrCas13d两个HEPN结构域中与靶RNA切割相关的关键氨基酸残基（R288A或H828A）后,突变体切割靶RNA的酶活丧失。另外,在cr RNA spacer region与靶RNA序列的错配耐受性实验中发现,spacer region的两个子区域与靶RNA序列的正确碱基配对对于靶RNA的切割是必不可少的。本文对UrCas13d-cr RNA二元复合物进行了详细的结构和功能分析,为CRISPR-Cas13d系统的合理改造与应用提供了理论依据。