相同組換え
その後、DNA修復酵素MRE11がリクルートされ、損傷後13秒以内にDNA修復が開始される。
H2AXのリン酸化型であるγH2AXも、DNA二本鎖切断後のクロマチン脱凝縮に至る初期段階に関与している。ヒストンバリアントH2AXはヒトのクロマチン中のH2Aヒストンの約10%を構成する。γH2AX(セリン139番残基がリン酸化されたH2AX)はガンマ線照射による二本鎖切断の形成後20秒で検出され、1分で最大蓄積量の半値に達する。γH2AXがみられるクロマチンの範囲はDNA二本鎖切断部位の前後約 2 Mbpにわたる。γH2AXはそれ自身がクロマチンの脱凝縮を引き起こすわけではないが、照射後30秒以内にRNF8タンパク質とγH2AXとの結合が検出される。RNF8はその後、ヌクレオソームリモデリング因子・ヒストン脱アセチル化酵素複合体NuRD(英語版)の構成要素であるCHD4(英語版)との相互作用によって、広範囲のクロマチン脱凝縮を媒介する。
DNA損傷後の緩和に続いてDNA修復が起こり、約20分でクロマチンは損傷前の状態に近い圧縮状態を回復する
Resectionとstrand invasion、DNA合成の段階から後は、DSBR経路とSDSA経路は異なるものとなる。DSBR経路では、もう一方の3'オーバーハング(strand invasionに関与していないもの)も相同染色体とホリデイジャンクションを形成する。このダブルホリデイジャンクションはその後、一方のDNA鎖のみを切断する制限酵素の一種、ニッキングエンドヌクレアーゼ(英語版)によって組換え産物へと変換される。DSBR経路からは時には非乗換え型の産物が生じることもあるが、乗換え型産物が生じるのが一般的である。こうした染色体乗換え傾向のため、DSBR経路は減数分裂によって乗換え型産物が生じる際のモデルである可能性が高い。
DSBR経路による組換えによって染色体乗換えが生じるかどうかは、ホリデイジャンクションがどのように切断(解消)されるかによって決定される。染色体乗換えは、一方のホリデイジャンクションで乗換え鎖が切断され、他方では非乗換え鎖が切断される(図中では、一方では紫色の矢じり方向、他方では橙色の矢じり方向での切断が起こる)場合に生じる。2つのホリデイジャンクションでともに乗換え鎖の切断が起こる(両方とも紫色方向で切断が起こる)場合、乗換えの起こっていない染色体が作り出される。