NO可以介导直接和间接遗传毒性，诱导DNA损伤，影响DNA损伤修复反应，进而调节细胞周期停滞，介导遗传毒性^[7]。由NO介导的DNA碱基的脱氨基、碱基和脱氧核糖的氧化、链断裂以及多种类型的交联事件介导了细胞的直接遗传毒性^[8]。而由N2O3使胺脱氨或生成过氧亚硝酸盐，或亚硝胺激活、细胞凋亡、DNA修复酶抑制或脂质过氧化诱导的DNA损伤引起间接遗传毒性^[7]。

去氨基作用是NO引起细胞毒性的主要手段，DNA上的鸟嘌呤位点去氨基转化为黄嘌呤，导致DNA单链断裂或错误修复。通过NO处理TK6细胞的体外实验充分证明了NO诱导DNA的损伤和突变^[9]。此外有研究表明，NO本身并不能与DNA发生很强的反应诱导DNA链的断裂，而是NO衍生物介导DNA的损伤^[10-12]。最广泛认可的说法是过氧亚硝酸盐（ONOO-）是DNA损伤的主要因子，起着强有力的氧化和硝化作用。过氧亚硝酸盐诱导DNA链断裂，激活修复酶ADP-PARS，过度激活PARS导致NAD++和ATP的快速消耗，从而导致细胞凋亡或坏死^[11]。它还能氧化硫醇或硫醚、硝化酪氨酸残基和鸟苷，分解碳水化合物并引发脂质过氧化和DNA裂解，从而加剧肿瘤细胞的氧化损伤^[13]。