CRISPR系统作为细菌和古细菌的适应性免疫系统,如今已经在细菌、真菌和哺乳动物细胞中被开发为可编程的基因编辑工具。理论上,CRISPR系统能靶向任何DNA序列并进行切割,但实际应用会受到PAM区、脱靶效应、蛋白大小和细胞毒性等因素的限制。因此CRISPR系统的优化一直是现在的研究热点,大多数的蛋白改造技术已经被利用在Cas（CRISPR-associated）蛋白的改造中,但DNA改组技术（DNA shuffling）的应用较少。所以本研究旨在利用DNA改组的思路对Class 2型Cas蛋白进行优化,期望获得效果更优的CRISPR-Cas蛋白。目前,机制研究最深应用最广的为CRISPR-Cas9系统,本研究提出一种改造思路,即以SaCas9为整体骨架,将SaCas9中负责PAM识别的结构域替换为Spy Cas9的结构域,期望获得一个蛋白体积较小,PAM识别范围广的嵌合Cas9变体。本研究构建了一系列的嵌合体蛋白,并且通过表达纯化获得了这些蛋白,之后对这些蛋白进行了体外酶活实验验证其活性。截止本研究当前进展,并没有检测到具有DNA剪切活性的嵌合Cas9蛋白变体,这可能受到g RNA设计的影响。鉴于Cpf1的g RNA结构简单且种间可通用,很好的规避了g RNA的设计问题,本研究后续选择Cpf1作为研究对象。通过比较亲缘关系、对比同源性和验证基因编辑能力筛选得到了10株Cpf1蛋白。将这些Cpf1蛋白划分了3个模块,10株蛋白共包含30个模块。基于DNA改组的思路,本研究用Golden Gate Assembly技术将这30个模块进行随机重组,成功获得了含有1000种嵌合Cpf1蛋白可能性的蛋白文库。为了从文库中获得仍然具有靶向识别和DNA切割功能的嵌合Cpf1,本研究基于Cpf1蛋白和λ-Red重组系统,成功构建了一套大肠杆菌基因编辑筛选系统,并且利用rpo B基因作为报告基因,建立了有效的高通量筛选策略。目前本研究已经筛选出3株具有识别靶向切割能力的嵌合Cpf1蛋白。本研究中,获得了全新的具有切割DNA能力的嵌合Cas蛋白,不仅扩大了Cas蛋白的种类,而且展示出一种优化Cas蛋白的可行性路线。