CRISPR-Cas(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats and CRISPR-associated genes)系统是近年来发现的原核生物抵御入侵的病毒和质粒的获得性免疫系统。冰岛硫化叶菌REY15A编码Ⅰ-A型和Ⅲ-B型CRISPR-Cas系统，其中Ⅰ-A型系统的免疫适应模块从外源入侵的病毒和质粒等遗传物质上获取DNA片段作为免疫记忆插入到CRISPR阵列中，从而获得针对特定外源入侵遗传元件的抵抗能力。获取间隔序列（即适应过程）是该系统的首要步骤，该过程需要Cas1、Cas2等蛋白将异己DNA片段加工、整合到CRISPR位点形成新间隔序列，然而参与此过程的蛋白及其调控机制尚不清楚。　　本研究首先揭示了冰岛硫化叶菌Ⅰ-A型系统原发适应(de novo spacer acquisition)的转录调控机制。本研究发现Csa3a调控蛋白可以特异性结合csa1和cas1基因启动子;更重要的是在超表达csa3a基因的菌株中检测到csa1、cas1、cas2和cas4基因转录水平显著升高，同时Csa1和Cas1蛋白表达量显著增加。本研究进一步发现在含有csa3a超表达质粒的情况下，两个CRISPR位点都能检测到非常活跃的获取单个间隔序列的现象。新间隔序列的PAM主要是CCN，并且前间隔序列的选择是随机和不定向的。这些结果阐明了Csa3a转录调控蛋白感应入侵外源遗传元件并激活获得免疫相关基因表达，最终从入侵遗传元件上面获取间隔序列的原发型免疫适应机制。　　本研究进一步揭示了Csa3a调控蛋白激活CRISPR RNA转录和DNA修复基因表达，以增强CRISPR适应和干涉的转录调控机制。本研究发现在冰岛硫化叶菌Ⅰ-A型CRISPR-Cas系统中获取间隔序列需要Csa1、Cas1、Cas2和Cas4四种蛋白，并且缺失加工成熟crRNA的基因或者干涉基因会导致菌株从自身基因组大量获取间隔序列。转录组和蛋白质组分析显示，超表达Csa3a蛋白可以激活获取相关的cas基因以及包括解旋酶herA、核酸酶nurA和DNA聚合酶Ⅱ在内的DNA修复基因的表达，同时增强CRISPR RNA的转录。体外EMSA实验表明，Csa3a蛋白能特异性结合到这些DNA修复基因的启动子区，说明Csa3a直接调控这些基因参与获取过程;Csa3a蛋白还能特异性结合leader序列从而激活CRISPR RNA转录。　　综上所述，本研究揭示了冰岛硫化叶菌Ⅰ-A型CRISPR-Cas系统的调控机制，即Csa3a转录调控因子既可以调控参与获取过程的免疫适应基因和DNA修复相关基因，又能激活CRISPR RNA转录从而增强对入侵遗传元件的干涉能力。