MSUD спричинений змінами (мутаціями) в одному з трьох різних генів: BCKDHA, BCKDHB і DBT. Мутації в цих генах призводять до відсутності або зниження активності людського ферменту альфа-кетокислотного комплексу дегідрогенази з розгалуженим ланцюгом (BCKAD).
Хвороба сечі кленового сиропу спричинена мутаціями в одному з трьох генів: BCKDHA, BCKDHB або DBT. Ці гени дають інструкції людському організму виробляти ферменти (ферменти комплексу BCKDH), які необхідні для розщеплення амінокислот, включаючи лейцин, ізолейцин і валін.
Існує 5 фенотипів, які спостерігаються у пацієнтів із MSUD: класичний, проміжний, переміжний, реагуючий на тіамін та дефіцит дигідроліпоїлдегідрогенази (E3). Хоча ферментативна активність певною мірою збігається в цих фенотипах, загалом нижча активність ферменту пов’язана з більш серйозним розладом.
Захворювання сечі кленового сиропу (MSUD), також відома як кетоацидурія з розгалуженим ланцюгом, є аміноацидопатією через ферментний дефект у катаболічному шляху амінокислот з розгалуженим ланцюгом лейцину, ізолейцину та валіну.
Спосіб успадкування аутосомно-рецесивний. Повністю охарактеризовано послідовності всіх генів, включаючи регуляторні елементи. Гомозиготні або складні гетерозиготні варіанти в будь-якому з цих генів можуть викликати будь-яку форму MSUD. Суворої кореляції генотип-фенотип у пацієнтів із MSUD не існує.