5,10-亚甲基四氢叶酸还原酶(MTHFR)能催化5,10-亚甲基四氢叶酸产生5-甲基四氢叶酸，参与甲基传递与核苷酸合成，是叶酸代谢过程中的关键酶。其基因位点突变对酶的活性和热稳定性产生影响，从而影响叶酸和甲硫氨酸代谢。该基因最常见的两个单核苷酸多态性677C>T和1298A>C，在中国发生率分别为45.2%和18.6%。MTHFR 677C>T突变可造成其编码的氨基酸由丙氨酸变成缬氨酸，引起耐热性和酶活性下降，杂合MTHFR677CT酶活性下降30%，纯合677TT酶活性下降65%以上，在低叶酸的环境下，纯合677TT可显著升高血浆同型氨酸浓度，从而引起静脉栓塞、肺栓塞、动脉粥样硬化、脑卒中等疾病，携带MTHFR 677TT基因型的母亲在低叶酸环境情况下生育神经管缺陷的病儿的风险也大大增加。

MTHFR A1298C突变引起编码的氨基酸由谷氨酸转变为丙氨酸，也会导致酶活性下降，但下降程度比MTHFR C677T突变轻微，文献报道与高同型胱氨酸血症无直接关系，但与MTHFR C677T突变有协同效应。甲硫氨酸合成酶还原酶（MTRR）主要作用是将失活的甲硫氨酸合成酶还原为活性状态，维持甲基传递通路继续进行，使得体内的同型半胱氨酸保持在无毒水平。其报道最多的单核苷酸多态性是66A>G，中国人群发生率为25.7%，突变导致其酶活与同型半胱氨酸再甲基化速率降低，引起高同型半胱氨酸血症。