Homolog rekombinasyonun (HR) temel reaksiyonu, önemli bir kimlik alanını paylaşan DNA dizileri içeren iki kromatidi içerir. Bu dizilerden biri, enzim katalizli bir reaksiyonda DNA'yı sentezlemek için bir şablon olarak diğerinden bir iplikçik kullanır.Son ürün, iki alt tabakanın yeni bir birleşimidir. Dizilerin doğru bir rekombinasyonunu sağlamak için, HR hücre döngüsünün S ve G2 fazları ile sınırlıdır. Bu aşamalarda, DNA zaten çoğaltılmıştır ve bir kardeş kromatid üzerinde aynı veya benzer bir DNA dizisinin olasılığı yüksektir. Böylece, onarım zamanlaması özdeş olmayan diziler arasında rekombinasyonu önler. Bu, özellikle hatalı HR'NİN tüm genin ve çevresindeki kromozomal bölgenin kaybına yol açabileceği bir yavruda ebeveyn DNA dizilerinin rekombinasyonu sırasında HR'NİN kritik bir özelliğidir.
HR ile sağlanan doğru tamir, gen düzenleme tekniklerinde uygulanmıştır.HR, canlı hücrelerdeki genomları düzenlemek için kullanılan en eski yöntemdir. CRISPR-Cas9 sistemi, genomda hastalığa neden olan mutasyonları düzeltmek için hedeflenen çift iplikli kopmalar oluşturmak için kullanılır. İzole edilen Fragmanlar, hücresel DNA ile yeniden birleştirilebilecekleri ve genomun hedeflenen bölgesinin yerini alabilecekleri hücreler tarafından alınır. HR mekanizmaları, kopmaların onarımını ve hücresel genom ile doğru rekombinasyonunu yönetir. HR proteinlerinin çift iplikçik kopmalarında tam olarak lokalize olmasına yardımcı olmak için Cas9 proteinleri, hasarlı bölgelerdeki onarım proteinlerini işe alabilen HR efektör proteinleri ile kaynaştırılır. Çalışmalar, Cas9'un Ctıp, Rad52 ve Mre11 gibi proteinlerle kaynaşmasının, homolog olmayan uç birleşmesini engellerken hücredeki HR olaylarını iki kat artırabileceğini göstermiştir. Genom düzenlemede HR'nin bu tür uygulamaları gen terapisinde devrim yaratabilir ve şu anda tedavi edilemez olarak kabul edilen genetik hastalıklar için tedavi sağlayabilir.
