La timidilato sintasi (TS) (EC 2.1.1.45) converte la deossiuridina monofosfato (dUMP) in deossi-timidina monofosfato (dTMP), essenziale per la biosintesi del DNA. La TS è un bersaglio critico per le fluoropirimidine, un importante gruppo di farmaci antineoplastici ampiamente utilizzati nel trattamento dei tumori solidi. Sia il 5-FU che la fluorodeossiuridina vengono convertiti nelle cellule tumorali in FdUMP, che inattiva TS mediante la formazione di un complesso covalente ternario in presenza del cofattore folato 5,10-metilenetetraidrofolato. L'espressione della proteina TS è associata alla risposta al 5-fluorouracile (5-FU) in carcinomi umani del colon-retto, gastrici, della testa e del collo e della mammella.