Phenylketonurie (PKU) is een erfelijke stofwisselingsstoornis die wordt veroorzaakt door een tekort aan het enzym fenylalaninehydroxylase. Verlies van dit enzym leidt tot mentale achterstand, orgaanbeschadiging, een ongewoon postuur en kan, in geval van PKU bij de moeder, de zwangerschap ernstig in gevaar brengen.

Klassieke PKU is een autosomaal recessieve aandoening, die wordt veroorzaakt door mutaties in beide allelen van het gen voor fenylalaninehydroxylase (PAH), dat zich op chromosoom 12 bevindt. In het lichaam zet fenylalaninehydroxylase het aminozuur fenylalanine om in tyrosine, een ander aminozuur. Mutaties in beide exemplaren van het gen voor PAH betekent dat het enzym inactief is of minder efficiënt werkt, en de concentratie fenylalanine in het lichaam kan oplopen tot toxische niveaus. In sommige gevallen leiden mutaties in PAH tot een fenotypisch milde vorm van PKU, hyperfenylalanemie genaamd. Beide ziekten zijn het gevolg van een verscheidenheid van mutaties in de PAH-locus; in die gevallen waarin een patiënt heterozygoot is voor twee mutaties van PAH (d.w.z. elke kopie van het gen heeft een andere mutatie), zal de mildere mutatie overheersen.

Een vorm van PKU is ontdekt in muizen, en deze modelorganismen helpen ons de ziekte beter te begrijpen, en er behandelingen tegen te vinden. Met zorgvuldig toezicht op de voeding kunnen kinderen die met PKU worden geboren een normaal leven leiden, en moeders die de ziekte hebben, kunnen gezonde kinderen voortbrengen.