NRTI均为DNA的天然底物的衍生物,其中AZT和d4T为脱氧胸苷的类似物；
ddC和3TC为脱氧胞苷的类似物；
ddI和TNF为脱氧腺苷的类似物；
ABC为脱氧鸟苷的类似物,均需在细胞内转化为活性的三磷酸衍生物,通过胸苷激酶、胸苷酸激酶的磷酸化作用,形成活化型三磷酸体(AZTTP)。AZTTP为HIV-RT底物竞争性抑制剂,抑制病毒RT的活性；
脱氧胸苷三磷酸代替病毒的DNA,使病毒DNA链中止增长从而阻碍病毒繁殖。
此外,由于NRTI在结构上3′缺乏羟基,当结合于到前病毒DNA链的3′末端时,不能再进行5′—3′磷酸二酯键的结合,终止病毒DNA链的延长和复制 。
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