A fenilketonúria (PKU) egy örökletes anyagcsere-hiba, amelyet a fenilalanin-hidroxiláz enzim hiánya okoz. Ennek az enzimnek a hiánya szellemi visszamaradottságot, szervi károsodást, szokatlan testtartást eredményez, és anyai PKU esetén súlyosan veszélyeztetheti a terhességet.

A klasszikus PKU autoszomális recesszív rendellenesség, amelyet a 12. kromoszómán található fenilalanin-hidroxiláz (PAH) gén mindkét alléljának mutációja okoz. A szervezetben a fenilalanin-hidroxiláz a fenilalanin aminosavat tirozinná, egy másik aminosavvá alakítja. A PAH gén mindkét példányának mutációja azt jelenti, hogy az enzim inaktív vagy kevésbé hatékony, és a fenilalanin koncentrációja a szervezetben toxikus szintre emelkedhet. Egyes esetekben a PAH mutációi a PKU fenotípusosan enyhe formáját, az úgynevezett hipofenilalanémiát eredményezik. Mindkét betegség a PAH-lokusz különböző mutációinak eredménye; azokban az esetekben, amikor a beteg heterozigóta a PAH két mutációjára (azaz a gén mindkét példánya különböző mutációval rendelkezik), az enyhébb mutáció fog dominálni.

A PKU egy formáját fedezték fel egerekben, és ezek a modellorganizmusok segítenek a betegség jobb megértésében és az ellene való kezelés megtalálásában. Gondos étrendi felügyelet mellett a PKU-val született gyermekek normális életet élhetnek, és a betegségben szenvedő anyák egészséges gyermekeket hozhatnak világra.