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性677C>T和1298A>C，在中國發生率分別為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為丙氨酸，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，維持甲基傳遞通路繼續進行，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性是66A>G，中國人群發生率為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。