유황을 함유하고 있는 아미노산의 대사는 메티오닌 (Methionine)을 시스틴 (Cysteine)으로 변화하는 단계와 시스틴을 무기황화합물로 산화시키는 두 단계로 이루어지며 이 단계에서 여러 효소가 관여합니다. 각각의 효소에 이상 생겨 발생한 대사이상질환을 통칭하여 유황함유아미노산대사장애 (Disorders of sulfur-bearing amino-acid metabolism)라고 합니다. 20개 이상의 질환이 이 질환군에 속합니다. 

가장 중요한 질환은 호모시스틴뇨증 (Homocystinuria)은 혈중 호모시스틴 (Homocysteine) 수치가 급격히 상승하여 혈중 단백질과 결합하지 못하고 이황화물의 형태로 그대로 소변으로 배출되면서 발생합니다. 시스타티오닌 합성효소 (Cystathionine β-synthase, CBS)의 결핍이 호모시스틴뇨증의 가장 흔한 원인입니다. 눈, 중추신경계, 골격근, 혈관 등에 문제를 일으킵니다. 자세한 내용은 별도로 기술한 호모시스틴뇨증 부분을 참고하십시오.

그 외에도 여러가지 질환들이 유황함유아미노산대사장애에 속합니다. 대표적인 질환은 다음과 같습니다. 
- 메틸테트라히드라폴레이트 환원효소 결핍증 (Methylenetetrahydrofolate reductase deficiency, MTHFR deficiency)
- 몰리브덴 조효소 결핍증 및 아황산염 산화효소 결핍증 (Molybdenum cofactor deficiency and sulfate oxidase deficiency)
- 글루타티온 합성효소 결핍증 (Glutathione synthase deficiency)

유황함유 아미노산인 메티오닌 (Methionine), 호모시스틴 (Homocysteine), 시스틴 (Cysteine)은 메틸화, 황 전환경로 (Transsulfuration pathway)를 이용하는 과정의 대사체들입니다. 메티오닌에서 호모시스테인을 거쳐 시스테인, 그리고 무기황화물로 변화는 과정에서는 총 8개의 효소와 여러 개의 조효소가 필요합니다. 각각의 과정을 촉매하는 효소나 조효소의 공급에 문제가 생기면 그 과정에서 여러 대사물질이 부족하거나 각각의 장기에 축적되어 이상을 나타냅니다. 

시스타티오닌 합성효소 결핍에 의한 호모시스틴뇨증은 대사적으로 활성도가 높은 호모시스틴이 여러 장기에서 화학반응을 일으키는데 대표적으로 콜라겐과 화학결합이 이루어져 다양한 결합조직이상을 초래한다고 알려져 있습니다. 

각 질환마다 나타내는 증상은 각각 다릅니다. 
가장 흔한 질환인 시스타티오닌 합성효소 결핍에 의한 호모시스틴뇨증 (발생율 1:20,000~1:200,000)의 경우 결합조직 (Connective tissue) 의 이상이 발생하여 다양한 증상을 초래합니다. 가장 특징적인 질환은 눈의 이상으로 수정체의 불완전탈구가 발생하며 치료받지 않은 대부분의 환자에서 발견됩니다. 동맥 혹은 정맥의 혈전색전증, 골다공증이 나타날 수 있습니다. 고신장, 척추측만증, 외반슬 (Genu valgum), 오목발 (Pes cavus), 거미가락증 (Arachnodactyly), 새가슴 (Pectus carinatum), 오목가슴 (Pectus excavatum) 등의 골격근의 이상도 동반됩니다. 지능저하도 관찰됩니다. 

메틸테트라히드라폴레이트 환원효소 결핍증은 호모시스틴뇨증과 비슷한 증상을 보이나 골격근의 이상보다는 중추신경계이상이 많으며 뇌전증, 지능저하, 정신과적 이상이 흔합니다. 몰리브덴 조효소 결핍증 및 아황산염 산화효소 결핍증은 심한 조기근간대뇌병증으로 조기에 사망합니다. 글루타티온 합성효소 결핍증은 빈혈과 신경계증상을 특징으로 합니다. 

대사이상 질환은 대사과정의 효소 혹은 조효소의 이상으로 대사경로에 문제가 생겨 특정 물질이 축적되거나 혹은 부족해집니다. 혈액이나 소변에서 해당 물질의 농도를 확인함으로써 질환을 유추할 수 있습니다. 이후 분자유전검사와 효소활성도 측정을 통하여 확진이 가능합니다. 

시스타티오닌 합성효소 결핍에 의한 호모시스틴뇨증의 경우 혈중 호모시스틴이 80 to 300 μmol/L 정도인 것을 확인하고 혈중 아미노산 분석을 통해 고메티오닌, 저시스틴, 저세린 (Serine) 혈증을 확인합니다. 이어 섬유모세포 등에서 시스타티오닌 합성효소 활성을 측정하고 알려진 돌연변이를 검색함으로써 진단가능합니다. 

대사과정에서 부족한 물질은 공급하고 축적된 물질을 제거하는 것이 대사이상 질환 치료의 접근방법입니다. 가능한 경우 부족한 효소나 혹은 효소생성물을 공급하는 방법도 시도할 수 있습니다. 활성산소 MOCS1 (Molybdenum Cofactor Synthesis 1) 유전자의 결핍으로 인한 몰리브덴 조효소 결핍증의 경우 효소생성물인 cPMP라는 물질을 투여함으로써 치료합니다. 활성 라디칼을 저해하기 위해서 비타민 C, E 등의 항산화 물질이 투여되기도 합니다. 

시스타티오닌 합성효소 결핍에 의한 호모시스틴뇨증은 효소의 조효소인 비타민 B6를 과량 투여함으로써 치료효과를 기대합니다. 그러나 이 치료방법이 효과가 없는 경우 저메티오닌, 고시스틴 식이를 시도할 수 있습니다.