Este sistema repara os mal pareamentos das bases do DNA gerados por erros de replicação. Em E. coli, mismatch repair é direcionado por metilação de sequências GATC na fita que é sintetizada após a replicação. Além da DNA polimerase, SSB (single strand binding protein), helicase, exonuclease e DNA ligase três enzimas especializadas - mut S, mut L e mut H - são requeridas. O mut S se liga nas bases mal pareadas.O mut H se liga na sequência GATC. Se somente uma das fitas é metilada no GATC,  a proteína mut H  atua como endonuclease sítio-específica clivando a fita não metilada na porção 5' do G no GATCmarcando a fita para ser reparada. A proteína mut L se liga ao mut S e mut H do complexo. Uma vez  que a clivagem ocorreu, a fita de DNA não metilada é degradada do sítio de clivagem até a região de mal pareamento e replicada com DNA novo. Esta fase final utiliza o restante das enzimas listadas acima. Um sistema muito similar de reparo de bases mal pareadas existe nos eucariotos incluindo o homem (Figura.1).