Das CLCN4-Gen kodiert das Protein CIC-4, einen 2Cl-/H+-Austauscher, der in intrazellulären Kompartimenten in einer Vielzahl von Geweben exprimiert wird, vor allem aber im Gehirn und in der Skelettmuskulatur. Es wird angenommen, dass ClC-4 in den Zellen auf Endosomen und möglicherweise im endoplasmatischen Retikulum exprimiert wird und an der Ionenhomöostase der Endosomen und dem intrazellulären Transport beteiligt ist. Studien an Mäusen deuten auf eine Rolle von CIC-4 bei der neuronalen Differenzierung hin: Hippocampus-Neuronen von Clcn4-Knockout-Mäusen und Wildtyp-Neuronen, die mit shRNA-vermitteltem Clcn4-Knockdown behandelt wurden, zeigen eine Verringerung der Gesamtzahl der dendritischen Verzweigungen pro Neuron. Die Pathophysiologie der CLCN4-bedingten Störungen beim Menschen ist jedoch nur unvollständig bekannt.

Das Mutationsspektrum umfasst Frameshift-, Missense- und Spleißstellenvarianten sowie chromosomale Mikrodeletionen.
Pathogene Missense-Varianten häufen sich in den helikalen Trans- oder Intermembrandomänen des Proteins oder in der Cystathionin-β-Synthase (CBS)-Domäne, von der angenommen wird, dass sie für das Gating des Antiporters wichtig ist. Alle bisher bekannten Missense-Varianten, die sich in diesen Regionen häufen, haben nachweislich eine funktionelle Auswirkung auf elektrophysiologische Studien, wenn sie heterolog in Xenopus laevis-Oozyten exprimiert werden. Alle bisher bekannten betroffenen Frauen haben eine Missense-Variante in CLCN4: heterozygote Trägerinnen in Familien mit vorhergesagten Loss-of-Function-Varianten haben im Wesentlichen einen normalen Phänotyp.