5,10-亞甲基四氫葉酸還原酶(MTHFR)能催化5,10-亞甲基四氫葉酸產生5-甲基四氫葉酸，參與甲基傳遞與核苷酸合成，是葉酸代謝過程中的關鍵酶。其基因位點突變對酶的活性和熱穩(wěn)定性產生影響，從而影響葉酸和甲硫氨酸代謝。該基因最常見的兩個單核苷酸多態(tài)性677C>T和1298A>C，在中國發(fā)生率分別為45.2%和18.6%。MTHFR 677C>T突變可造成其編碼的氨基酸由丙氨酸變成纈氨酸，引起耐熱性和酶活性下降，雜合MTHFR677CT酶活性下降30%，純合677TT酶活性下降65%以上，在低葉酸的環(huán)境下，純合677TT可顯著升高血漿同型氨酸濃度，從而引起靜脈栓塞、肺栓塞、動脈粥樣硬化、腦卒中等疾病，攜帶MTHFR 677TT基因型的母親在低葉酸環(huán)境情況下生育神經管缺陷的病兒的風險也大大增加。

MTHFR A1298C突變引起編碼的氨基酸由谷氨酸轉變?yōu)楸彼?，也會導致酶活性下降，但下降程度比MTHFR C677T突變輕微，文獻報道與高同型胱氨酸血癥無直接關系，但與MTHFR C677T突變有協(xié)同效應。甲硫氨酸合成酶還原酶（MTRR）主要作用是將失活的甲硫氨酸合成酶還原為活性狀態(tài)，維持甲基傳遞通路繼續(xù)進行，使得體內的同型半胱氨酸保持在無毒水平。其報道最多的單核苷酸多態(tài)性是66A>G，中國人群發(fā)生率為25.7%，突變導致其酶活與同型半胱氨酸再甲基化速率降低，引起高同型半胱氨酸血癥。