La sindrome di Prader-Willi è causata dalla perdita di funzione dei geni in una particolare regione del cromosoma 15
. Le persone normalmente ereditano una copia di questo cromosoma da ciascun genitore. Alcuni geni sono attivati (attivi) solo sulla copia ereditata dal padre di una persona (la copia paterna). Questa attivazione genica specifica dei genitori è causata da un fenomeno chiamato imprinting genomico.
La maggior parte dei casi di sindrome di Prader-Willi (circa il 70%) si verifica quando un segmento del cromosoma 15 paterno viene eliminato in ogni cellula. Le persone con questo cambiamento cromosomico mancano di alcuni geni critici in questa regione perché i geni sulla copia paterna sono stati cancellati, e i geni sulla copia materna sono spenti (inattivi). In un altro 25% dei casi, una persona con la sindrome di Prader-Willi ha due copie del cromosoma 15 ereditate dalla madre (copie materne) invece di una copia da ciascun genitore. Questo fenomeno è chiamato disomia uniparentale materna. Raramente, la sindrome di Prader-Willi può anche essere causata da un riarrangiamento cromosomico chiamato traslocazione, o da una mutazione o altro difetto che spegne (inattiva) anormalmente i geni sul cromosoma 15 paterno.
Sembra probabile che le caratteristiche della sindrome di Prader-Willi derivino dalla perdita di funzione di diversi geni sul cromosoma 15. Tra questi ci sono i geni che forniscono istruzioni per la produzione di molecole chiamate piccoli RNA nucleolari (snoRNA). Queste molecole hanno una varietà di funzioni, tra cui aiutare a regolare altri tipi di molecole di RNA. (Le molecole di RNA svolgono ruoli essenziali nella produzione di proteine e in altre attività cellulari). Gli studi suggeriscono che la perdita di un particolare gruppo di geni snoRNA, noto come il cluster SNORD116, può giocare un ruolo importante nel causare i segni e i sintomi della sindrome di Prader-Willi. Tuttavia, non si sa come un cluster SNORD116 mancante possa contribuire alla disabilità intellettuale, ai problemi comportamentali e alle caratteristiche fisiche del disturbo.
In alcune persone con la sindrome di Prader-Willi, la perdita di un gene chiamato OCA2 è associata a una pelle insolitamente chiara e a capelli chiari. Il gene OCA2 si trova sul segmento del cromosoma 15 che è spesso cancellato nelle persone con questo disturbo. Tuttavia, la perdita del gene OCA2 non causa gli altri segni e sintomi della sindrome di Prader-Willi. La proteina prodotta da questo gene aiuta a determinare la colorazione (pigmentazione) della pelle, dei capelli e degli occhi.
I ricercatori stanno studiando altri geni sul cromosoma 15 che potrebbero anche essere collegati ai principali segni e sintomi di questa condizione.