在原核生物的III型CRISPR-Cas系統(tǒng)中，多種Cas蛋白與CRISPR RNA（crRNA）組裝在一起形成Csm（對III-A型CRISPR-Cas系統(tǒng)而言）或者Cmr（對III-B型CRISPR-Cas系統(tǒng)而言）效應(yīng)復(fù)合物，Csm或Cmr復(fù)合物通過一種轉(zhuǎn)錄依賴的DNA沉默來干擾入侵的核酸。在噬菌體感染細菌之后，它的DNA開始轉(zhuǎn)錄，以便建立和維持感染周期。在細菌中，這種crRNA引導(dǎo)的Csm/Cmr復(fù)合物作為一種監(jiān)控復(fù)合物掃描入侵者的RNA中的互補性靶序列，即前間隔序列（protospacer）。crRNA引導(dǎo)Csm/Cmr結(jié)合到入侵者的RNA上，從而觸發(fā)Csm3/Cmr4亞基切割這種RNA，并且同時激活Cas10亞基的單鏈DNA酶活性，從而降解轉(zhuǎn)錄泡（transcription bubble）中的單鏈DNA。Csm或Cmr復(fù)合物通過檢查crRNA 5’-柄與RNA靶序列的3’端側(cè)邊序列之間的互補性來避免自身免疫反應(yīng)。crRNA 5’-柄與噬菌體的靶RNA存在堿基配對會抑制Cas10的單鏈DNA酶活性，因而保護宿主DNA不被降解。crRNA 5’-柄與噬菌體的靶RNA不存在互補性會表明轉(zhuǎn)錄泡中的單鏈DNA是非自我DNA模板，從而激活Cas10的單鏈DNA酶活性，將它降解。
Cas10亞基在III-A型CRISPR-Cas系統(tǒng)中也被稱作Csm1，在III-B型CRISPR-Cas系統(tǒng)中也被稱作Cmr2。它含有一個N末端HD結(jié)構(gòu)域，兩個小的α螺旋結(jié)構(gòu)域和兩個Palm結(jié)構(gòu)域。這兩個Palm結(jié)構(gòu)域都具有一個鐵氧化還原蛋白類似的折疊（ferredoxin-like fold），而且這個折疊區(qū)域具有核酸聚合酶和核苷酸環(huán)化酶的核心結(jié)構(gòu)域。在體外，Cas10的HD結(jié)構(gòu)域負責降解單鏈DNA。人們猜測在一個Palm結(jié)構(gòu)域中的保守性GGDD基序會產(chǎn)生環(huán)核苷酸（cyclic nucleotide），但是它的作用并未得到證實。來自強烈熾熱球菌（Pyroccocusfuriosus）的Cas10（以下稱PfCas10）獨自時和與Cmr3結(jié)合在一起時的晶體結(jié)構(gòu)表明一個ADP、一個3’-AMP或兩個ATP可結(jié)合到Palm結(jié)構(gòu)域中的GGDD基序和P環(huán)基序的氨基酸殘基上。這種腺嘌呤結(jié)合口袋的保守性提示著Cas10的Palm結(jié)構(gòu)域可能具有酶活性，但是這種活性的性質(zhì)是未知的。
為了解決這個問題，在一項新的研究中，來自立陶宛維爾紐斯大學(xué)的研究人員研究了嗜熱鏈球菌（Sterptococcus thermophilus）III-A型CRISPR-Cas系統(tǒng)中的Cas10（以下稱StCas10）是否具有ATP依賴的催化活性。他們通過生化反應(yīng)實驗證實在嗜熱鏈球菌Csm（以下稱StCsm）復(fù)合物中，Cas10亞基的GGDD基序負責將ATP轉(zhuǎn)化為一種未知的反應(yīng)產(chǎn)物X，而且這種反應(yīng)依賴于Mn2+, Co2+或Zn2+，此外也較低程度地依賴于Mg2+或Fe2+。當然最為關(guān)鍵的是，這種反應(yīng)特別依賴于靶RNA識別和crRNA 5’-柄與靶RNA的3’端側(cè)邊序列之間的非互補性。
為了確定反應(yīng)產(chǎn)物X的身份，這些研究人員利用聚丙烯酰胺凝膠電泳、HPLC和質(zhì)譜技術(shù)證實反應(yīng)產(chǎn)物X是一種環(huán)寡腺苷酸（cyclic oligoadenylate, cOA）混合物，其中環(huán)三腺苷酸（cA3）是主要的產(chǎn)物。這就表明作為對病毒核酸入侵作出的反應(yīng)，在StCsm復(fù)合物中，Cas10亞基的GGDD活性位點催化cOA合成。鑒于基于核苷酸的小分子化合物，如cAMP、cGAMP、p2Gpp、p3Gpp和NAADP，在多種有機體中作為信號分子發(fā)揮作用，他們猜測這些cOA也可能是原核生物的抗病毒防御通路中的信號分子?？紤]到這些基于核苷酸的信號分子通常結(jié)合到傳感蛋白（sensory protein）上，他們也想要鑒定出cOA的傳感蛋白。
很多CRISPR-Cas系統(tǒng)與似乎并不直接參與間隔序列獲得、CRISPR轉(zhuǎn)錄本加工或干擾入侵性核酸的蛋白結(jié)合在一起，其中最為常見的是Csm6/Csx1蛋白。嗜熱鏈球菌的III-A型CRISPR-Cas位點編碼兩個Csm6同源物：StCsm6和StCsm6’，不過它們都不是這個StCsm復(fù)合物的一部分。這兩個同源物具有保守的Csm6結(jié)構(gòu)：N末端的CARF結(jié)構(gòu)域，接著是α-螺旋區(qū)域和C末端的HEPN結(jié)構(gòu)域。分子建模揭示出StCsm6和StCsm6’的CARF結(jié)構(gòu)域核心區(qū)最類似于嗜熱棲熱菌（Thermusthermophilus）Csm6蛋白（TtCsm6）的相應(yīng)結(jié)構(gòu)域。屬于HEPN超家族的結(jié)構(gòu)域經(jīng)常表現(xiàn)出RNA酶活性。
為了理解Csm6蛋白在嗜熱鏈球菌CRISPR-Cas免疫系統(tǒng)中的作用，這些研究人員發(fā)現(xiàn)StCsm6和StCsm6’表現(xiàn)出不依賴于金屬離子的單鏈RNA（ssRNA）降解活性，而且這種降解活性依賴于保守的HEPN活性位點上的氨基酸殘基：RXXXXH。顯著的是，它們的ssRNA降解活性是較弱的，僅在較高的蛋白濃度（微摩爾范圍）下才是明顯的。他們猜測StCsm復(fù)合物產(chǎn)生的cOA可能作為StCsm6和/或StCsm6’的CART結(jié)構(gòu)域的配體發(fā)揮作用。他們首先證實cOA混合物顯著地增加StCsm6和StCsm6’的單鏈RNA酶活性，降低所需的蛋白濃度大約1000倍，而且它們不能夠降解雙鏈RNA（dsRNA）和單鏈DNA（ssDNA），這意味著它們是ssRNA特異性的核酸酶。此外，通過開展一系列實驗，他們證實StCsm6和StCsm6’的CARF結(jié)構(gòu)域作為StCsm復(fù)合物產(chǎn)生的cOA配體的傳感蛋白發(fā)揮作用。 
為了確定哪種cOA是StCsm6和StCsm6’的激活物，這些研究人員開展核酸酶測試，結(jié)果揭示出在所有測試過的cOA中，僅cA6（環(huán)六腺苷酸）激活StCsm6和StCsm6’的RNA酶活性。有趣的是，是cA4（環(huán)四腺苷酸）而不是cA6激活TtCsm6的RNA酶活性。在相同的反應(yīng)條件下，線性的寡腺苷酸并不激活StCsm6或TtCsm6。這似乎表明cOA是多種III型CRISPR-Cas系統(tǒng)中通用的信號分子。這一發(fā)現(xiàn)提示著Csm6/Csx1和與Csm/Cmr復(fù)合物結(jié)合的其他CARF家族蛋白可能是由cOA調(diào)節(jié)的。
總之，這項研究揭示出原核生物免疫防御系統(tǒng)中的一種基于cOA的信號通路。這些研究人員證實當結(jié)合到靶RNA上時StCsm6合成出的cOA作為第二信使，結(jié)合到Csm6的CARF結(jié)構(gòu)域上，激活Csm6的RNA酶活性，從而激活非特異性的RNA降解。當Csm復(fù)合物對有轉(zhuǎn)錄活性的DNA和它的轉(zhuǎn)錄本的協(xié)同降解不能夠抵抗病毒時，這種信號通路可能作為應(yīng)急措施發(fā)揮作用。不過不能確定的是cOA是否也能夠作為進行細胞間通信的胞外信使發(fā)揮作用