Cas9 ist das in der Anwendung zurzeit beliebteste Cas-Enzym. Es stammt meist aus dem Bakterium Streptococcus pyogenes, in dem es ursprünglich auch erforscht wurde. Cas9 ist eine sogenannte „RNA-geleitetet Nuclease“, d.h. ein Nucleinsäure (z.B. DNA)-spaltendes Enzym, das von einer RNA an die ensprechende Sequenz auf der DNA geleitet wird. Wozu? Um z.B. die DNA von Eindringlingen wie beispielsweise einem Bakteriophagen zu zerstören. Cas9 wird aber auch in zahlreichen anderen Organismen verwendet, um – mit einer entsprechenden crRNA beladen – zielgenau eine Stelle im Genom zu finden und zu spalten, eine Grundvoraussetzung für das Genome-Editing. Die Funktion und Struktur von Cas9 ist so gut untersucht, dass sie ganz gezielt verändern kann. Im „toten“ deadCas9 (dCas9) sind zwei Austausche in dem Protein vorgenommen worden und es kann die Ziel-DNA nicht mehr schneiden. Die Bindung der crRNA und die Erkennung der Ziel-DNA funktioniert aber noch einwandfrei! Das „tote“ Enzym kann weiter modifiziert werden: Man kann z.B. ein grün leuchtendes Protein einfach ankoppeln und damit dann eine ganz bestimmte Stelle in einem Genom (mikroskopisch) sichtbar markieren. Oder man hängt einen klobigen Proteinbrocken dran, der verhindert, dass das erkannte Gen nicht mehr abgelesen (transkribiert) wird – oder ein anderes Protein, das das Gen aktiviert. Dabei wird dann nichts im Genom verändert, die Basenabfolge bleibt völlig gleich, trotzdem kann man damit die Genexpression modifizieren.
