4-脱氧尿苷（CAS 3690-10-6，分子式C₉H₁₂N₂O₅）是尿苷的碱基C4位羰基氧被氢原子取代的核苷类似物。其核糖部分保持完整的β-D-呋喃核糖骨架，2′-羟基与3′-羟基均未修饰。与2′-脱氧尿苷（CAS 951-78-0）相比，4-脱氧尿苷在糖环上为核糖型，在碱基上失去了C4羰基这一关键氢键受体。该化合物对DNA聚合酶没有抑制作用，这一结论由DNA聚合酶的底物识别机制和该分子的结构缺陷共同决定。
DNA聚合酶催化DNA链延伸时，只能正确利用2′-脱氧核苷三磷酸（dNTP）作为底物。酶活性中心对底物的识别包含三个层次：糖环的2′-位构型、碱基与模板的互补配对、以及5′-三磷酸与Mg²⁺的配位。其中，糖环2′-位的羟基是区分RNA核苷酸与DNA核苷酸的核心识别点。DNA聚合酶的催化口袋中，保守的芳族氨基酸残基（如酪氨酸）与肽段主链羰基共同构成一个窄小的疏水缝隙，该缝隙无法容纳核糖核苷三磷酸的2′-羟基。4-脱氧尿苷的三磷酸形式一旦进入结合位点，其2′-OH会与缝隙内的氨基酸侧链形成不利的极性排斥，同时使糖环的C2′-内式构象发生偏移，导致3′-OH指向α-磷酸的几何关系破坏。因此，该化合物在底物结合阶段即被排除，无法进入后续的催化步骤。
碱基层面的修饰进一步关闭了所有可能的结合通道。在正常的Watson-Crick配对中，尿嘧啶或胸腺嘧啶的C4羰基氧作为氢键受体，与模板链腺嘌呤N6的氢原子形成稳定氢键。4-脱氧尿苷将C4羰基氧移除后，该位置不再具备氢键受体能力。即使模板链为腺嘌呤，4-脱氧尿嘧啶与腺嘌呤之间仅能保留N3位的一个氢键相互作用，远不足以稳定聚合酶由开放构象向闭合构象转变的过程。DNA聚合酶在催化前会通过构象改变来验证碱基对是否正确，无法形成两个以上氢键的配对会在毫秒尺度内被释放。因此，4-脱氧尿苷三磷酸既不能作为底物被掺入DNA链，也不能稳定占据活性位点产生竞争性抑制。
在代谢转化途径中，4-脱氧尿苷需要先经胞内激酶磷酸化为一磷酸、二磷酸和三磷酸形式，才可能接触DNA聚合酶。然而即使三磷酸形式完整生成，其与dTTP或dUTP在结构和静电上的差异依然显著。核苷三磷酸与聚合酶的结合自由能主要由碱基配对焓和糖环构象熵决定。4-脱氧尿苷三磷酸的碱基配对焓大幅降低，糖环又因2′-OH存在而偏离DNA底物的优势构象，导致其结合自由能为正值。竞争性抑制作用要求的活性位点滞留时间完全无法达到。在PCR扩增、逆转录、DNA测序等常见酶学体系中，4-脱氧尿苷不会改变DNA聚合酶的延伸速率或产物保真度。
与具有抑制活性的核苷类似物相比，阿糖胞苷三磷酸能够抑制DNA聚合酶是因为其2′-羟基指向另一侧，且碱基为完整的胞嘧啶，可以正常配对。齐多夫定三磷酸抑制逆转录酶是因为其3′-叠氮基团使链终止，同时碱基为胸腺嘧啶，保留正确配对。4-脱氧尿苷不具备其中任何一项先决条件：碱基无法配对，糖环不符合DNA底物标准，也没有链终止基团。因此，在实验室应用中，4-脱氧尿苷常被用作核苷代谢研究的探针，或是尿嘧啶-DNA糖基化酶活性测定的阴性底物，而非DNA聚合酶抑制剂。
结论：4-脱氧尿苷对DNA聚合酶没有抑制作用。其结构中的2′-羟基直接触发聚合酶的糖环筛选机制，而碱基C4位羰基氧的缺失彻底破坏与模板链的氢键互补网络。该化合物无法通过底物选择性关卡，也不占据催化位点，故在涉及DNA聚合酶催化的反应体系中不产生任何抑制效果。