Dwuniciowa struktura DNA ma dwie zasadnicze zalety. Po pierwsze, służy jako bezpieczne repozytorium informacji genetycznej, w którym jedna nić służy jako kopia zapasowa w przypadku uszkodzenia drugiej nici. Po drugie, struktura podwójnej helisy może być owinięta wokół białek zwanych histonami, tworząc nukleosomy, które następnie można ciasno zwinąć, tworząc chromosomy. W ten sposób łańcuchy DNA o długości do 2 cali mogą być zawarte w mikroskopijnych strukturach w komórce. Pęknięcie dwuniciowe nie tylko uszkadza obie kopie informacji genetycznej, ale także zakłóca ciągłość DNA, powodując kruchość chromosomu.
Szacuje się, że w komórce występuje dziesięć pęknięć dwuniciowych (DSB) dziennie. Głównym źródłem uszkodzeń są produkty uboczne przemiany materii, takie jak reaktywne formy tlenu oraz czynniki środowiskowe, takie jak promieniowanie jonizujące. Chociaż rzadziej, nieprawidłowo działające enzymy jądrowe mogą również powodować DSB. Awaria enzymów, takich jak topoizomerazy typu II, które przecinają obie nici DNA i łączą je ponownie podczas rozplątywania chromosomów, może nieumyślnie spowodować DSB. Mechaniczne naprężenia w dupleksie DNA mogą również prowadzić do DSB. U prokariontów przedłużone wysuszenie napręża DNA, powodując DSB.
Spośród dwóch mechanizmów naprawy DNA, rekombinacja homologiczna zależy od tego, czy w pobliżu znajduje się chromatyda siostrzana, co zachodzi w fazach S i G2. Ze względu na to ograniczenie, przy braku dawcy homologii, komórki muszą uciekać się do niehomologicznego łączenia końców (NHEJ), mimo że jest to znacznie mniej dokładne. Postawiono hipotezę, że powodem, dla którego wyższe eukarionty mogą sobie pozwolić na preferencyjne wykorzystanie NHEJ do naprawy DSB, jest to, że mają obfite niekodujące DNA, co pozwala na podstawienia, delecje lub addycje nukleotydów bez poważnych konsekwencji.
