Quantidade e densidade mitocondrial estão associadas com o aumento do metabolismo oxidativo. Foi demonstrado que uma dieta hipocalórica com alto teor de gordura/baixo teor de carboidratos (HF/LC) pode regular os marcadores transcripcionais da biogénese mitocondrial; isto ainda não foi explorado in vivo após uma dieta com alto teor de proteína/baixo teor de carboidratos (HP/LC). Assim, os objectivos do estudo foram explorar tais dietas em marcadores transcritivos ou biogénese mitocondrial, composição corporal e taxa metabólica em repouso (RMR). Quarenta e cinco participantes masculinos saudáveis foram aleatoriamente atribuídos a uma das quatro dietas de intervenção: eucaloric high protein low carbohydrate (PRO-EM), hipocaloric high protein low carbohydrate (PRO-ER), eucaloric high carbohydrate (CHO-EM) ou hipocaloric high carbohydrate (CHO-ER). A relação macronutrientes da dieta rica em proteínas e da dieta rica em carboidratos foi de 40:30:30% e 10:60:30% (PRO:CHO:FAT) respectivamente. O consumo de energia das dietas hipocalóricas foi calculado para igualar a taxa metabólica em repouso. Os participantes visitaram o laboratório em 3 ocasiões, cada um separado por 7 dias. Em cada visita, foi coletada a taxa metabólica de repouso e uma biópsia muscular do vasto lateralis. Antes da visita 1 e 2 foi consumida a dieta habitual que foi usada como controle, entre a visita 2 e 3 a dieta de intervenção foi consumida continuamente durante 7 dias. Não foi observado efeito grupo × tempo, porém no grupo PRO-ER foi observado um aumento significativo nos grupos AMPK, PGC-1α, SIRT1 e SIRT3 expressão mRNA pós intervenção da dieta (p < 0,05). Nenhuma alteração foi observada em nenhum dos marcadores transcripcionais nos outros 3 grupos. Apesar de ∼30% de redução na ingestão calórica, não foi observada diferença na perda de massa magra (LM) entre os grupos PRO-ER e CHO-EM. Os resultados deste estudo sugerem que uma dieta hipocalórica hipocalórica com alto teor protéico de carboidratos durante 7 dias aumentou a expressão AMPK, SIRT1 e PGC-1 α mRNA em repouso, e também sugerem que o aumento da proteína na dieta pode atenuar a perda de massa LM em estado hipocalórico.