Cas (für „CRISPR associated“)-Proteine sind für die Funktionsweise der CRISPR/Cas-Systeme wesentlich. Sie besitzen sowohl Helikase- als auch Nuklease-Aktivität und sind in allen drei Phasen des Prozesses (Akquisition, Bearbeitung und Interferenz) beteiligt.
Es gibt mehrere Familien von Cas-Proteinen, die aufgrund von Ihrer Funktion und Aktivität eingeordnet sind. Abgesehen von Cas1 und Cas2, die in der Integration von fremder DNA beteiligt sind und somit konserviert,kommen je nach Organismus oder Typ des CRISPR/Cas-Systems unterschiedliche Cas-Proteine vor.
Das Protein Cas9 ist besonders interessant, denn es funktioniert im Interferenzprozess ohne andere Proteine, sondern nur mit dem crRNA:tracrRNA-Molekülenpaar oder der synthetischen sgRNA. Somit ist Cas9, so wie andere Cas-Proteine auch, ein Ribonukleonkleoprotein.
Die entsprechenden Gene heißen cas-Gene und sind unweit von der CRISPR-DNA zu finden.