Mitokondriell kvantitet och täthet är förknippade med ökad oxidativ metabolism. Det har visats att en hypokalorisk diet med hög fetthalt/låg kolhydrathalt (HF/LC) kan uppreglera transkriptionsmarkörer för mitokondriell biogenes; detta har ännu inte undersökts in vivo efter en diet med hög proteinhalt/låg kolhydrathalt (HP/LC). Syftet med studien var därför att undersöka hur sådana dieter påverkar transkriptionella markörer för mitokondriell biogenes, kroppssammansättning och metabolisk vilohastighet (RMR). Fyrtiofem friska manliga deltagare tilldelades slumpmässigt en av fyra interventionsdieter: eukalorisk kost med högt proteininnehåll och låg kolhydrathalt (PRO-EM), hypokalorisk kost med högt proteininnehåll och låg kolhydrathalt (PRO-ER), eukalorisk kost med hög kolhydrathalt (CHO-EM) eller hypokalorisk kost med hög kolhydrathalt (CHO-ER). Makronutrientförhållandet för den proteinrika kosten och den kolhydratrika kosten var 40:30:30 % respektive 10:60:30 % (PRO:CHO:FAT). Energiintaget för de hypokaloriska dieterna beräknades för att motsvara den metaboliska vilotiden. Deltagarna besökte laboratoriet vid tre tillfällen med sju dagars mellanrum. Vid varje besök samlades kroppssammansättning, metabolisk hastighet i vila och en muskelbiopsi från vastus lateralis in. Före besök 1 och 2 intogs den vanliga kosten som användes som kontroll, mellan besök 2 och 3 intogs interventionskosten kontinuerligt under 7 dagar. Ingen grupp × tidseffekt observerades, men i PRO-ER-gruppen observerades en signifikant ökning av AMPK-, PGC-1α-, SIRT1- och SIRT3-mRNA-uttrycket efter interventionsgrupperna med diet (p < 0,05). Ingen förändring observerades i någon av de transkriptionella markörerna i de övriga 3 grupperna. Trots ∼30 % minskning av kaloriintaget observerades ingen skillnad i förlust av muskelmassa (LM) mellan PRO-ER- och CHO-EM-grupperna. Resultaten från denna studie tyder på att en 7-dagars hypokalorisk diet med hög proteinhalt och låg kolhydrathalt ökade AMPK-, SIRT1- och PGC-1 α mRNA-uttrycket i vila, och tyder också på att ökat kostprotein kan dämpa LM-masseförlusten i ett hypokaloriskt tillstånd.