Geny zaangażowane w niedobór dehydrogenazy pirogronianowej każdy dostarcza instrukcji do wytwarzania białka, które jest składnikiem grupy białek zwanych kompleksem dehydrogenazy pirogronianowej. Kompleks ten odgrywa ważną rolę w szlakach, które przekształcają energię z pożywienia w formę, którą komórki mogą wykorzystać. Kompleks dehydrogenazy pirogronianowej przekształca cząsteczkę zwaną pirogronianem, która powstaje w wyniku rozpadu węglowodanów, w inną cząsteczkę zwaną acetylo-CoA. Ta konwersja jest niezbędna do rozpoczęcia serii reakcji chemicznych, które produkują energię dla komórek.
Kompleks dehydrogenazy pirogronianowej składa się z wielu kopii kilku enzymów zwanych E1, E2 i E3, z których każdy wykonuje część reakcji chemicznej, która przekształca pirogronian w acetylo-CoA. Dodatkowo, inne białka wchodzące w skład kompleksu zapewniają jego prawidłowe funkcjonowanie. Jedno z tych białek, białko wiążące E3, przyłącza E3 do kompleksu i zapewnia prawidłową strukturę kompleksu, dzięki czemu może on pełnić swoją funkcję. Inne powiązane białka kontrolują aktywność kompleksu: fosfataza dehydrogenazy pirogronianowej włącza (aktywuje) kompleks, podczas gdy kinaza dehydrogenazy pirogronianowej wyłącza (hamuje) kompleks.
Ezym E1, zwany również dehydrogenazą pirogronianową, składa się z czterech części (podjednostek): dwóch podjednostek alfa (zwanych E1 alfa) i dwóch podjednostek beta (zwanych E1 beta). Mutacje w genie, który dostarcza instrukcji do tworzenia E1 alfa, genie PDHA1, są najczęstszą przyczyną niedoboru dehydrogenazy pirogronianowej, stanowiąc około 80 procent przypadków. Mutacje te prowadzą do niedoboru białka E1 alfa lub skutkują powstaniem nieprawidłowego białka, które nie może prawidłowo funkcjonować. Zmniejszenie funkcjonalnego E1 alfa prowadzi do zmniejszenia aktywności kompleksu dehydrogenazy pirogronianowej.
Inne składniki kompleksu dehydrogenazy pirogronianowej są również zaangażowane w niedobór dehydrogenazy pirogronianowej. Mutacje w genach, które dostarczają instrukcji dla E1 beta (gen PDHB), enzymu E2 (gen DLAT), białka wiążącego E3 (gen PDHX) i fosfatazy dehydrogenazy pirogronianowej (gen PDP1) zostały zidentyfikowane u osób z tym stanem. Chociaż nie jest jasne, w jaki sposób mutacje w każdym z tych genów wpływają na kompleks, wydaje się, że zmniejszone funkcjonowanie jednego składnika kompleksu upośledza aktywność całego kompleksu. Podobnie jak w przypadku mutacji genu PDHA1, zmiany w tych innych genach prowadzą do zmniejszenia aktywności kompleksu dehydrogenazy pirogronianowej.
Przy zmniejszonej funkcji tego kompleksu pirogronian gromadzi się i jest przekształcany w innej reakcji chemicznej do kwasu mlekowego. Nadmiar kwasu mlekowego powoduje u osób dotkniętych chorobą kwasicę mlekową. Ponadto, produkcja energii komórkowej jest zmniejszona. Mózg, który wymaga szczególnie dużych ilości energii, jest poważnie dotknięty, co powoduje problemy neurologiczne związane z niedoborem dehydrogenazy pirogronianowej.
.