ATM (Ataxia Telangiectasia Mutated) szerin-treonin-kináz; szerin, treonin aminosavakat foszforilez. Másik ATM fehérjével társul, kettőst képez. Részt vesz a kétszálú DNS-törés kijavításában: az MRN-együttes NSB1 tagja köti az ATM-kettős egyikét az MRN-együttesnek a DNS-törtvégekhez kapcsolódásakor. Az NSB1-hez kötődő ATM, szerkezetváltozás következtében, önmagát foszforilezi (autofoszforilezés), miközben a másik ATM elválik. A tevékeny ATM a kromatin egyik hisztonját, a H2Ax hiszton 139-es szerinjét (Se-139) foszforilezi; ennek hatására annyira megváltozik a H2Ax szerkezete, hogy külön névvel, γH2Ax, illetik. A H2Ax foszforilezése sokszorozódási folyamat, mert az ATM sok H2Ax-et foszforilez.
A γH2Ax kapcsolja CHK2 szerin-treonin-kinázt (checkpoint kinase 2), ez teszi lehetővé, hogy az ATM ezt is foszforilezze. A γH2Ax-hez kötött foszforilezett CHK2 és az ATM együtt foszforilezi a p53-at, amely serkenti a DNS-javító fehérjék képződését. A p53 kötődik a DNS-t helyreállító fehérjéket kódoló génekhez, serkentve a DNS-javító fehérjék keletkezését. A sugárhatásra rendszerint nem egyetlen DNS-károsodás keletkezik, hanem nagyon sok és sokféle, ezért a hibajavító fehérjék bővében képződnek. Az ATM foszforilezi még az MDM2-t is (ez megakadályozza a p53 némítását, lebontását), valamint az NSB1-t, amely fenntartja a javítási folyamatot.
Az ATM a p53 és a CHK2 serkentésével teszi lehetővé a sejtkör megállását, a hiba kijavítását vagy a sejtvégzetet, amely tehát megakadályozza, hogy a kettős DNS-törést szenvedett sejt osztódjék. Ezt nevezzük ATM irányította hibajavításnak (ATM induced repair), mondják ATM–CHK2 jelközvetítésnek is. Az ATM foszforilezi még a BRCA1-et és különböző ciklinfüggő kinázokat (CDK).