類轉錄活化因子核酸酶（TALEN）是可以被設計用來切割DNA特定序列的限制性酶。它們是通過將TAL效應器的DNA結合域與DNA裂解域（一種切割DNA鏈的核酸酶）相融合而制成。轉錄激活劑樣效應物（TALEs）可以被設計成幾乎與任何所需的DNA序列結合，因此當與核酸酶結合時，可以在特定位置切割DNA。這些限制性酶可以被引入細胞，用于基因編輯或原位基因組編輯，這種技術被稱為用工程核酸酶進行基因組編輯。與鋅指核酸酶和CRISPR/Cas9一起，TALEN是基因組編輯領域的一個突出工具。

TAL效應物是黃單胞菌感染植物時通過其III型分泌系統分泌的蛋白質。DNA結合結構域包含一個重復的高度保守的33-34個氨基酸序列，其中第12和第13個氨基酸有分歧。這兩個位置被稱為重復可變區（RVD），是高度可變的，并顯示出與特定核苷酸識別的強烈關聯。氨基酸序列和DNA識別之間的這種直接關系允許通過選擇含有適當RVDs的重復片段的組合來設計特定的DNA結合域。值得注意的是，RVD的輕微變化和非傳統RVD序列的加入可以提高靶向特異性。

來自FokI內切酶末端的非特異性DNA裂解結構域可用于構建在酵母實驗中具有活性的混合核酸酶。這些試劑在植物細胞和動物細胞中也有活性。最初的TALEN研究使用野生型FokI裂解結構域，但隨后的一些TALEN研究也使用了FokI裂解結構域變體，其突變旨在提高裂解特異性和裂解活性。FokI結構域的功能是二聚體，需要兩個具有獨特DNA結合結構域的構建體在目標基因組中具有適當的方向和間距的位置。TALE DNA結合域和FokI裂解域之間的氨基酸殘基數量以及兩個單獨的TALEN結合位點之間的堿基數量似乎都是實現高水平活性的重要參數。

TALE結合域的氨基酸序列和DNA識別之間的簡單關系使蛋白質的高效工程化成為可能。在這種情況下，人工基因合成是有問題的，因為在TALE結合域中發現的重復序列的退火不正確。解決這個問題的一個辦法是使用一個公開的軟件程序（DNAWorks）來計算適合在兩步PCR寡核苷酸組裝后進行全基因擴增的寡核苷酸。一些用于生成工程化TALE構建體的模塊化組裝方案也已被報道。這兩種方法都提供了一種系統的方法來設計DNA結合結構域，在概念上與生成鋅指DNA識別結構域的模塊化組裝方法相似。

一旦TALEN構建體被組裝好，它們被插入質粒；然后用質粒轉染目標細胞，基因產物被表達并進入細胞核以進入基因組中。另外，TALEN構建體可以作為mRNA傳遞給細胞，這就消除了TALEN表達蛋白的基因組整合的可能性。使用mRNA載體也可以極大地提高同源定向修復（HDR）的水平和基因編輯過程中導入的成功率。

TALEN可以通過誘導雙鏈斷裂（DSB）來編輯基因組，細胞通過修復機制來應對。

非同源末端連接（NHEJ）直接從雙鏈斷裂的兩側連接DNA，而在雙鏈斷裂處只有很少或沒有序列重疊的退火。這種修復機制通過縮進（插入或缺失）或染色體重排在基因組中誘發錯誤；任何這樣的錯誤都可能使該位置編碼的基因產品失去功能。由于這種活性可能因物種、細胞類型、目標基因和使用的核酸酶而不同，因此在設計新系統時應進行監測。可以進行一個簡單的異源雙鏈裂解檢測，檢測通過PCR擴增的兩個等位基因之間的任何差異。

裂解產物可以在簡單的瓊脂糖凝膠或板狀凝膠系統上顯示出來。

另外，在有外源性雙鏈DNA片段的情況下，可以通過NHEJ將DNA引入基因組。

同源定向修復也可以在DSB處引入外來的DNA，因為轉染的雙鏈序列被用作修復酶的模板。

TALEN已被用于有效地修改植物基因。