Fenyyliketonuria (PKU) on perinnöllinen sairaus, jossa keho ei pysty hajottamaan fenyylialaniinia, välttämätöntä aminohappoa, joka löytyy proteiineja sisältävistä elintarvikkeista, kuten juustosta, lihasta ja maidosta. Fenyyliketonurialle ei ole monia eri syitä, koska perinnöllinen häiriö tarkoittaa, että tila esiintyy perheessä. Tässä mielessä voidaan sanoa, että yksi fenyyliketonurian syistä on se, että sairastuneen molemmat vanhemmat kantavat ja välittävät viallisen fenyylialaniinihydroksylaasi (PAH) -geenin lapselleen. Yleensä kuitenkin PAH -geenin mutaatiot muodostavat fenyyliketonurian syyt, ja eri mutaatiot määrittävät tilan vakavuuden.
Autosomaalisena resessiivisenä häiriönä fenyyliketonuriaa esiintyy, kun lapsi perii viallisen PAH -geenin molemmilta vanhemmilta. Potilaan vanhemmilla ei välttämättä ole häiriötä, koska heillä on vain yksi viallinen kopio geenistä, ei kahta, kuten heidän lapsensa. Henkilöä, joka kantaa geeniä, mutta jolla ei ole häiriötä, kutsutaan kantajaksi. Useimmissa tapauksissa kantajat välittävät geenin tietämättään. Tämä johtuu siitä, että kantajilla ei yleensä ole oireita häiriöstä, eivätkä he siis ymmärrä, että heillä on viallinen geeni.
Vaikka PAH -geenin mutaatiot ovat fenyyliketonurian syitä, näiden mutaatioiden eri tasot ovat vastuussa erilaisista fenyyliketonurian muodoista. Tämän ymmärtämiseksi on parasta saada ensin taustatietoja itse häiriöstä. Pohjimmiltaan PAH -geeni sisältää ohjeita, joiden avulla keho voi valmistaa fenyylialaniinihydroksylaasientsyymin, joka on vastuussa fenyylialaniinin hajottamisesta ja muuntamisesta muiksi yhdisteiksi. PAH -geenin mutaatiot voivat vähentää tai lopettaa kokonaan tämän entsyymin tuotannon, mikä mahdollistaa sitten fenyylialaniinin kertymisen liiallisiin määriin kehossa. Tämän aminohapon kertyminen on vaarallista, koska se voi vahingoittaa keskushermostoa ja johtaa aivovaurioihin.
Häiriön lieviä muotoja, kuten fenyyliketonuria -variantti, esiintyy, kun geenimutaatio sallii edelleen jonkin entsyymiaktiivisuuden säilymisen kehossa, mikä auttaa tehokkaasti hajottamaan fenyylialaniinia. Vakavampi muoto, klassinen fenyyliketonuria, esiintyy, kun entsyymiaktiivisuus puuttuu tai vähenee niin pitkälle, että aminohapon kertyminen sallitaan. Vaikka PAH -geenin erilaiset mutaatiot määrittävät sairastuneen tilan vakavuuden, uskotaan, että myös muilla geeneillä voi olla merkitystä fenyyliketonurian vakavuudessa, vaikka tästä ei tiedetä paljon.