亮氨酸可以调节蛋白质代谢，异亮氨酸和缬氨酸对蛋白质的合成和降解无显着影响。亮氨酸是骨骼肌与心肌唯一可调节蛋白质周转的氨基酸，可以促进骨骼肌蛋白质的合成，对骨骼肌蛋白质的降解并没有影响。亮氨酸增加蛋白质合成高达50％，抑制分解仅2％。亮氨酸的代谢产物a-酮成己酸(aKIC)和β-羟基-3甲基丁酸(HB)具有调节蛋白质代谢的作用。亮氨酸抑制分解主要通过q-KIC促进胰岛素的分泌，抑制胰高血糖素分泌，从而抑制糖原异生，减緩肌肉蛋白的分解。