Leigh综合征主要由于基因突变引起,目前研究显示超过30种不同的基因突变与Leigh综合征相关。Leigh综合征最常见的线粒体DNA突变主要是影响MT-ATP6基因,该基因参与合成呼吸链复杂物Ⅴ,也被称为ATP合成酶蛋白复合物,发现在10%~20%的Leigh综合征患者存在MTATP6基因突变,从而进一步阻止ATP的生成。SURF1基因突变可导致异常短的SURF1蛋白,导致细胞内SURF1蛋白功能异常,从而进一步阻止ATP的生成,损害线粒体能源产生。另外,NDUFS1、NDUFS4、NDUFS7、NDU ......