Esta técnica utiliza unas enzimas llamadas nucleasas efectoras de tipo activador de transcripción, o TALEN (por sus siglas en inglés, Transcription Activator-Like Effector Nucleases), que pueden diseñarse para buscar y cortar secuencias específicas de ADN en el genoma de un organismo.

Se obtienen mediante la fusión de un dominio de unión al ADN del efector TAL a un dominio de corte del ADN (una nucleasa que corta las cadenas de ADN). Los efectores de tipo activador de la transcripción (TALE) pueden diseñarse para unirse a prácticamente cualquier secuencia de ADN deseada, de modo que cuando se combina con una nucleasa, el ADN se puede cortar en ubicaciones específicas. Estas proteínas pueden introducirse en las células, para su uso en la edición de genes.

Dominio de unión al ADN: TALE

Los efectores TAL son proteínas que son secretadas por la bacteria Xanthomonas cuando infectan plantas. Son introducidas directamente en el citoplasma celular y transportadas al núcleo de la célula vegetal. Al reconocer promotores específicos en el ADN inducen la activación de ciertos genes de la planta que facilitan la infección de la bacteria.

El dominio de unión al ADN contiene una secuencia repetida altamente conservada de 33 a 34 aminoácidos con variaciones en los aminoácidos 12 y 13. Estas dos posiciones, denominadas como RVD (del inglés Repeat Variable Diresidue), determinan el reconocimiento de nucleótidos específicos en la secuencia de ADN. De esta manera, mediante la selección de una combinación de segmentos repetidos (cada uno de 34-34 aminoácidos) que contienen los RVD apropiados, se diseña una proteína TALE para  reconocer una secuencia de ADN específica dentro del genoma de un organismo.

Dominio de corte del ADN

Se utiliza el dominio de corte no específico de ADN de la endonucleasa FokI, el cual es activo en levaduras, células animales y células vegetales. El dominio FokI funciona como un dímero. Entonces, para llevar a cabo el corte de las hebras de ADN se necesitan dos construcciones, donde cada una posea un dominio de corte FokI fusionado con su respectivo dominio de unión al ADN que cuenten con la orientación y el espaciado adecuados.

Transfección

Una vez que mediante herramientas biotecnológicas se han seleccionado y ensamblado los dominios de corte y de unión a una secuencia específica de ADN, éstas se insertan en plásmidos, los cuales son transfectados a las células de interés.

Alternativamente, las construcciones de TALEN se pueden administrar a las células como ARNm, lo que elimina la posibilidad de integración genómica de las secuencias de ADN de TALEN.

Mecanismo de Edición

TALEN se puede utilizar para editar genes mediante la inducción de cortes de doble hebra, a las que las células responden con mecanismos de reparación.

El mecanismo de reparación de la unión de extremos no homólogos (NHEJ, por sus siglas en inglés) une directamente el ADN aunque haya poca o ninguna superposición de secuencias para el reconocimiento (annealing). Este mecanismo de reparación induce cambios aleatorios en el sitio de corte a través de inserciones y/o deleciones, o reordenamiento cromosómico. Cualquiera de estos cambios puede provocar que el o los genes de interés sean silenciados, es decir que dejen de funcionar, y así eliminando una característica no deseada.