Классическая форма заболевания обусловлена дефицитом метималонил-КоА мутазы (ген MUT) с полным (mut0) или частичным (mut-) отсутствием активности фермента. Кофактором данного фермента является 6 витамин В12, поэтому дефекты метаболизма данного фермента также сопровождаются метилмалоновой ацидурией – изолированной или в сочетании с гомоцистинурией. Локализация гена MUT — 6p21.
Формы метилмалоновой ацидурии, связанные с нарушениями метаболизма витамина В12, обусловлены мутациями генов MMAA, MMAB, кодирующих обмен аденозилкобаламина (cblA, cblB формы) или дефицитом метилмалонил-КоА эпимеразы (ген MCEE). Локализация генов 4q31.1-q31.2, 12q24, 2р13.3 соответственно.
Крайне редко встречается форма метилмалоной ацидурии, связанная с недостаточностью рецептора транскобаламина и мутацией гена CD320, который картирован на 19p13.2. Формы метилмалоновой ацидурии с гомоцистинурией обусловлены мутациями генов: LMBRD1 – cblF форма, MMADHC – cblD форма и MMACHC- cblC форма.
Тип наследования при всех генетических вариантах – аутосомно-рецессивный. Также описаны формы ММА, обусловленные истощением митохондриальной ДНК и связанные с мутациями генов SUCLA2, SUCLG1. Данные заболевания относятся к группе митохондриальных энцефалопатий и тактика их лечения отличается от терапии других форм метилмалоновой ацидурии.