Cas9的核酸酶剪切活性取决于两个结构域：RuvC和HNH，它们分别负责切割DNA链的两条链，将这两个保守的核酸内切酶结构域进行突变，其中RuvC催化结构域的第10位天冬氨酸突变为丙氨酸（D10A）以及HNH催化结构域的第840位组氨酸突变为丙氨酸（H840A），Cas9蛋白将失去核酸内切酶活性，失去活性的Cas9称之为dead Cas9（dCas9），dCas9虽然失去了切割DNA的能力，但仍然可以在gRNA的引导下与特定的DNA序列结合。

1）CRISPR/dCas9基因激活系统：dCas9与转录调节因子VP64、EDLL等的融合来实现对特定基因的激活。为了增强激活能力，科学家们在dCas9-VP64的基础结构上开发了第二代dCas9-SAM（synergistic activation mediator，SAM）系统，其中sgRNA经过修饰，可以募集额外的转录激活因子以达成协同激活作用。

2）CRISPR/dCas9基因抑制系统：单独的dCas9与靶位点的结合在空间上可以干扰转录酶的结合，起到抑制靶基因转录的作用。

3）表观基因组编辑：dCas9与表观遗传修饰酶融合在一起，形成dCas9表观遗传编辑系统，通过核酸酶的靶向结合目标DNA的特性实现特定基因组位点上表观基因组的编辑。包括DNA甲基化修饰系统（dCas9-DNMT3a）、DNA去甲基化修饰（dCas9-TET1）、dCas9-p300（组蛋白乙酰化系统）、dCas9-LSD1（组蛋白去甲基化系统）。