A fluorouracila é subsequentemente convertida em FdUMP, que bloqueia a timidilato sintase, como descrito.
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Seu mecanismo de ação é similar ao do FdUMP; entretanto, ela deve ser inicialmente convertida em fluorouracila pela ação da citosina desaminase.
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Portanto, em humanos, a fluorocitosina não é convertida em fluorouracila e não é tóxica, enquanto nos micróbios, o metabolismo da fluorocitosina resulta em morte celular.