与细胞色素C氧化酶缺乏相关的线粒体基因提供了制造蛋白质的指令,该蛋白是大型酶基(复合物)的一部分,称为细胞色素C氧化酶(也称为复合物IV)。细胞色素C氧化酶是在产生ATP之前氧化磷酸化的最后一步。导致这种疾病的mtDNA突变改变了构成细胞色素C氧化酶的蛋白质。结果,细胞色素C氧化酶无法发挥作用。缺乏功能性细胞色素C氧化酶会破坏氧化磷酸化,从而导致ATP产生减少。研究人员认为,氧化磷酸化受损会导致需要大量能量的组织中的细胞死亡,例如大脑,肌肉和心脏。这些和其他敏感组织中的细胞死亡可能有助于细胞色素C氧化酶缺乏的特征。