Genele implicate în deficitul de piruvat dehidrogenază furnizează fiecare instrucțiuni pentru fabricarea unei proteine care este o componentă a unui grup de proteine numit complexul piruvat dehidrogenază. Acest complex joacă un rol important în căile care transformă energia din alimente într-o formă pe care celulele o pot utiliza. Complexul piruvat dehidrogenază transformă o moleculă numită piruvat, care se formează în urma descompunerii carbohidraților, într-o altă moleculă numită acetil-CoA. Această conversie este esențială pentru a începe seria de reacții chimice care produc energie pentru celule.
Complexul piruvat dehidrogenază este alcătuit din mai multe copii ale mai multor enzime numite E1, E2 și E3, fiecare dintre acestea efectuând o parte din reacția chimică care transformă piruvatul în acetil-CoA. În plus, alte proteine incluse în complex asigură buna funcționare a acestuia. Una dintre aceste proteine, proteina de legare E3, atașează E3 la complex și asigură structura corectă pentru ca complexul să își îndeplinească funcția. Alte proteine asociate controlează activitatea complexului: piruvat dehidrogenază fosfataza activează (activează) complexul, în timp ce piruvat dehidrogenază kinaza dezactivează (inhibă) complexul.
Enzima E1, numită și piruvat dehidrogenază, este compusă din patru părți (subunități): două subunități alfa (numite E1 alfa) și două subunități beta (numite E1 beta). Mutațiile în gena care furnizează instrucțiunile pentru producerea E1 alfa, gena PDHA1, sunt cea mai frecventă cauză a deficitului de piruvat dehidrogenază, reprezentând aproximativ 80 la sută din cazuri. Aceste mutații duc la o insuficiență a proteinei E1 alfa sau au ca rezultat o proteină anormală care nu poate funcționa corect. O scădere a E1 alfa funcțională duce la o activitate redusă a complexului piruvat dehidrogenază.
Alte componente ale complexului piruvat dehidrogenază sunt, de asemenea, implicate în deficitul de piruvat dehidrogenază. La persoanele cu această afecțiune au fost identificate mutații în genele care furnizează instrucțiuni pentru E1 beta (gena PDHB), enzima E2 (gena DLAT), proteina de legare E3 (gena PDHX) și fosfataza piruvatului dehidrogenază (gena PDP1). Deși nu este clar modul în care mutațiile în fiecare dintre aceste gene afectează complexul, funcționarea redusă a unei componente a complexului pare să afecteze activitatea întregului complex. Ca și în cazul mutațiilor genei PDHA1, modificările în aceste alte gene duc la o reducere a activității complexului piruvat dehidrogenază.
Ca urmare a scăderii funcției acestui complex, piruvatul se acumulează și este transformat într-o altă reacție chimică în acid lactic. Acidul lactic în exces determină acidoza lactică la persoanele afectate. În plus, producția de energie celulară este diminuată. Creierul, care necesită cantități deosebit de mari de energie, este grav afectat, rezultând problemele neurologice asociate cu deficitul de piruvat dehidrogenază.
.