色氨酸羟化酶（TPH）是合成神经递质5-羟色胺的关键酶之一，也被称为色氨酸5-单加氧酶。它能够催化色氨酸的C5羟基化反应，将色氨酸转化为5-羟色氨酸（5-HTP）。这个反应是神经递质5-羟色胺生物合成过程中的重要步骤。
色氨酸羟化酶属于芳香族氨基酸羟化酶超家族，与酪氨酸羟化酶（TH）、苯丙氨酸羟化酶（PAH）等酶一起负责催化关键代谢途径中的步骤。它需要亚铁离子作为辅酶，并以(6R)-L-赤型-5,6,7,8-四氢生物蝶呤（BH4）及双氧（O2）作为氧化还原的底物。
色氨酸羟化酶的活性可以通过蛋白激酶A等激酶的磷酸化来增加，从而加速色氨酸转化为5-羟色胺前体L-5-羟色氨酸的反应速率。
如果色氨酸羟化酶受到某些物质的抑制，比如对氯苯丙氨酸，可能会导致抑郁症。
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