Je-li DNA poškozena, zahajuje buňka řadu biochemických procesů umožňujících účinnou opravu poškození nebo alespoň zabránění dalších následků. Tyto procesy začínají rozpoznáním poškození senzorovými molekulami, proteiny, které aktivně dohlížejí nad přítomností zlomů řetězce DNA nebo modifikací bází, vážou se na poškozená místa a mobilizují další proteiny, které mají specifičtější úkoly.

Za normálních okolností je prvním dějem, který nastane v místě dvojného zlomu, vytvoření MRN komplexu, což je komplex tří proteinů nazývaných MRE11, RAD50 a NBS1. NBS1 poté váže další protein, ATM, který se přitom aktivuje a zahajuje fosforylaci histonu H2AX (což je specifická forma histonu H2A, složky jádra nukleozomu, okolo které je rozprostřená DNA). Fosforylovaný H2AX se nazývá γH2AX a stal se důležitým, protože jsou k dispozici  protilátky, které jej rozpoznávají a mohou se použít pro vizualizaci proteinových komplexů v místě poškozené DNA.

Důležitost těchto prvních kroků rozpoznání poškození lze vidět z následujícího: „NBS" znamená „Nijmwegen breakage syndrome" a ATM „Ataxia telangiectasia mutated". To jsou dva typy genetických onemocnění a oba (navíc k dalším účinkům) činí pacienty vysoce radiosenzitivními a náchylnými k rakovině. To se zřejmě vztahuje ke skutečnosti, že bílkoviny nesoucí jejich jména jsou u těchto pacientů nefunkční a proto nenastává patřičné rozpoznání a signalizace poškození DNA.

Nelze zde popisovat všechny další kroky způsobené proteinem ATM. Nedávné studie ukázaly, že se po rozpoznání poškození a zahájení signalizace fosforyluje až 700 proteinů.

Rozpoznání dvojného zlomu komplexem MRN (kapitola 2.3.2) a následná aktivace ATM, která vzápětí vede k fosforylaci různých proteinů, například histonu 2A, CHK1 a CHK2

Jedním z lépe známých a značně studovaných kroků je fosforylace proteinu p53. Má ústřední význam pro některé velmi důležité signalizační cesty a proto se nazývá „strážcem genomu". Jeden z procesů, které zahajuje, je zastavení buněk v G₁ fázi buněčného cyklu, tj. před nástupem DNA syntézy. To se uvažuje jako mechanizmus poskytující buňce více času k opravě její DNA před její snahou o replikaci.

Dva další proteiny fosforylované ATM jsou CHK1 a CHK2. Jejich aktivace vede ke zpomalení průchodu buňky S-fází a zastavení v G₂ fázi buněčného cyklu. Opět se předpokládá, že se tím poskytne více času pro opravu DNA před kritickou událostí v životě buňky, v tomto případě mitózou.

Tyto účinky rozpoznání a signalizace buněčného cyklu, které se shrnují pod název „checkpoint control", se ukazují být důležité nikoliv pro celkový počet provedených oprav DNA, avšak spíše pro jejich kvalitu. Zejména existuje důkaz, že snížená úroveň „checkpoint control" vede ke genetické nestabilitě a mnohé ze zúčastněných proteinů byly u pacientů s nádory shledány nefunkčními.