Il dimero di timina si forma tra due residui di timina posti sullo stesso lato della doppia elica del DNA, per azione della luce ultravioletta (fotodimerizzazione).

Il dimero causa una distorsione nella doppia elica del DNA che ne impedisce la replicazione e l’espressione.

Questo danno viene riparato a opera di diversi enzimi (nell’E. coli si tratta di tre attività enzimatiche) che riconoscono la distorsione, tagliano la porzione danneggiata e ricostruiscono le parti mancanti.

Il dimero di timina può anche essere tagliato fotochimicamente, in quanto quasi tutte le cellule contengono un enzima fotoattivatore che si lega al dimero di timida e, assorbendo un fotone (fotoriattivazione), taglia il dimero nelle sue basi originali, favorendo il ritorno alla condizione iniziale.