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We carried out whole-genome homozygosity mapping, gene expression analysis and DNA sequencing in individuals with isolated mitochondrial ATP synthase deficiency and identified disease-causing mutations in TMEM70. Complementation of the cell lines of these individuals with wild-type TMEM70 restored biogenesis and metabolic function of the enzyme complex. Our results show that TMEM70 is involved in mitochondrial ATP synthase biogenesis in higher eukaryotes.