色氨酸羟化酶（TPH）是合成神经递质5-羟色胺过程中的重要酶类，也被称为色氨酸5-单加氧酶。它能够羟基化色氨酸的C5，将色氨酸转化为5-羟色氨酸(5-HTP)。这种催化氧化反应是神经递质血清素生物合成中的激发和限速步骤，同时也是褪黑激素生物合成所需的第一种酶。
色氨酸羟化酶属于芳香族氨基酸羟化酶超家族的成员，与酪氨酸羟化酶和苯丙氨酸羟化酶类似。它们都负责催化代谢途径中的重要关键步骤。色氨酸羟化酶需要(6R)-L-erythro-5,6,7,8-四氢生物蝶呤(BH4)和分子氧(O2)作为氧化还原底物。
在人类中，色氨酸羟化酶的活性可以通过激酶如蛋白激酶A催化磷酸化后增加。同时，对氯苯丙氨酸等物质抑制色氨酸羟化酶可能引发抑郁症。
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