**가지사슬 아미노산**은 가지사슬(3개 이상의 탄소 원자와 결합한 중심 탄소 원자)이 있는 지방족 곁사슬을 가지고 있는 아미노산이다. **분지쇄 아미노산**이라고도 한다. 단백질생성성 아미노산 중에서는 류신, 아이소류신, 발린의 세 가지 가지사슬 아미노산이 있다. 단백질비생성성 아미노산 중에서는 2-아미노아이소뷰티르산이 가지사슬 아미노산이다.

류신, 아이소류신, 발린은 사람의 9가지 필수 아미노산들 중 하나로, 근육 단백질에 있는 필수 아미노산의 35%, 포유류가 필요로 하는 미리 형성된 아미노산의 40%를 차지한다.

가지사슬 아미노산은 여러 대사 및 생리학적 역할을 수행한다. 대사적으로 가지사슬 아미노산은 단백질 합성 및 전환, 신호전달 경로 및 포도당의 대사를 촉진한다.

각종 음식을 통해 섭취할 수 있으며 육류, 콩, 우유, 통밀, 옥수수, 견과류, 현미등에 다량 함유되어 있다.

## 필요 요건
미국 의학 연구소의 식품 영양 위원회(FNB)는 2002년에 필수 아미노산에 대한 권장 식이 허용량(RDA)를 제정했다. 19세 이상의 성인의 경우 매일 체중 1 kg당 42 mg의 류신, 19 mg의 아이소류신, 24 mg의 발린이 필요하다. 체중이 70 kg인 사람의 경우 하루에 2.9 g의 류신, 1.3 g의 아이소류신, 1.7 g의 발린에 해당한다. 총 단백질에 대한 권장 식이 허용량을 충족하거나 초과하는 식단은 가지사슬 아미노산에 대한 권장 식이 허용량을충족하거나 초과한다.

## 연구
식이 가지사슬 아미노산은 간성뇌증의 일부 사례를 치료하기 위해 사용되었다.

특정 연구에서는 프로 미식 축구 선수들과 이탈리아 축구 선수들 사이에서 근위축성 측삭경화증의 높은 발병률과 가지사슬 아미노산을 포함하는 특정 스포츠 보충제 사이에 연관성이 있을 수 있다고 제안했다.

혈중 가지사슬 아미노산의 농도는 비만, 인슐린 저항성을 가진 사람 및 식이 유발 당뇨병을 앓고 있는 쥐에서 증가하며, 가지사슬 아미노산이 비만과 당뇨병의 병인에 기여할 가능성을 시사한다.

파리에서 식이 가지사슬 아미노산을 제한하면 수명이 연장되는 반면,

## 합성
5가지 효소가 류신, 아이소류신, 발린의 병렬 합성 경로에서 중요한 역할을 한다.

## 분해
가지사슬 아미노산의 분해 과정에는 가지사슬 α-케토산 탈수소효소 복합체가 관여한다. 가지사슬 α-케토산 탈수소효소 복합체가 결핍되면 혈액과 소변에 가지사슬 아미노산과 독성 부산물이 축적되는 데 이러한 상태를 단풍시럽뇨병이라고 한다. 한편 가지사슬 α-케토산 탈수소효소 복합체의 확인되지 않은 활성은 가지사슬 케토산 탈수소효소 키네이스 결핍증을 유발한다.

가지사슬 α-케토산 탈수소효소 복합체는 가지사슬 아미노산을 아실-CoA 유도체로 전환하고, 후속 반응 후에 시트르산 회로로 들어갈 수 있는 아세틸-CoA 또는 석시닐-CoA로 전환된다.

관련된 효소는 가지사슬 아미노산 아미노기전이효소와 3-메틸-2-옥소뷰탄산 탈수소효소이다.

### 단풍시럽뇨병
단풍시럽뇨병을 앓고 있는 쥐에서 가지사슬 아미노산의 급성 투여는 뇌의 해마 영역에서 DNA의 손상을 증가시킨다. 항산화 치료는 이러한 뇌 영역의 DNA 손상을 예방할 수 있었으며, 이는 가지사슬 아미노산이 산화 스트레스 생성을 통해 DNA의 손상을 유발한다는 것을 시사한다.

## 세포 신호전달
대부분의 아미노산은 간에서 산화되지만 가지사슬 아미노산은 주로 골격근 및 기타 말초 조직에서 산화된다.

## 제2형 당뇨병에서의 역할
세포 신호전달 외에도 mTOR 경로는 인슐린 분비를 유도하는 β 세포의 생장에도 역할을 한다.

메트포르민은 mTOR 경로에 관여하는 단백질을 인산화하는 AMP 키네이스를 활성화할 수 있을 뿐만 아니라 mTOR 복합체가 비활성 상태에서 활성 상태로 진행되도록 한다. 매트포르민은 mTOR 경로에서 류신에 대한 경쟁적 저해제로 작용한다고 제안되었다.

## 가지사슬 아미노산 보충제가 운동에 미치는 영향
가지사슬 아미노산은 포도당에 대해 인슐린과 같은 효과를 가지고 있어서 포도당의 수치를 감소시킨다. 운동 전에 섭취한 가지사슬 아미노산은 골격근에 의해 산화되어 운동 중에 에너지로 사용될 수 있기 때문에 간에서 글리코젠 분해의 수준을 증가시킬 필요가 줄어든다. 무산소 운동 중에 포도당 대사로 생성된 피루브산은 젖산으로 전환되며, 젖산이 축적되면 pH 수준이 6.4만큼 낮은 대사성 산증을 유발할 수 있다. 이것은 간에서 글리코젠 분해 속도를 감소시키고 결과적으로 혈장에서의 포도당의 수준을 낮춘다. 그러나 혈당 수치에 대한 가지사슬 아미노산의 장기적인 영향에 관한 연구에 따르면 가지사슬 아미노산을 지속적으로 보충하면 운동 이외의 혈당 수치에 눈에 띄는 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.

최근의 연구에 따르면 가지사슬 아미노산은 혈액 내의 순환하는 유리 지방산의 수치를 감소시키는 것으로 나타났다. 유리 지방산은 트립토판과 알부민의 결합 부위를 두고 경쟁하며, 혈중 유리 지방산의 수준이 감소하면 알부민에 더 많이 결합하여 유리 트립토판의 수준도 감소한다. 운동을 하는 동안 뇌로 들어가는 유리 트립토판의 수치가 증가하여 피로감을 유발하는 5-하이드록시트립타민이 증가한다. 혈액 내 유리 지방산의 수치 감소를 통해 가지사슬 아미노산은 뇌로 들어가는 유리 트립토판의 수치를 낮추고 운동으로 인한 피로감을 줄이는 데 도움이 될 수 있다.)한다. 세로토닌의 감소는 90%에 이를 수 있다. 세로토닌의 수치가 낮으면 피로감이 감소하지만 집중력 부족, 충동 조절 능력 저하, 공격적 행동 및 계획 설계 능력 부족을 유발하기도 한다.

가지사슬 아미노산은 또한 뇌에서 티로신의 흡수를 저해(티로신은 트립토판과 같은 방향족 아미노산이다)한다. 감소된 티로신의 섭취는 뇌에서 카테콜아민의 합성과 방출을 억제한다. 카테콜아민은 신체 기능의 향상과 관련이 있다. 카테콜아민과 세로토닌 합성의 동시적인 감소는 가지사슬 아미노산이 신체 활동에 미치는 상대적으로 중립적인 영향을 설명할 수 있게 한다.

가지사슬 아미노산은 또한 운동 중에 발생하는 암모니아의 혈청 수준의 증가를 감소시키는 것으로 밝혀졌다. 이것은 글루타민의 합성에 사용되는 암모니아의 양을 증가시켜 혈액에 암모니아가 과도하게 축적되는 것을 방지함으로써 이루어진다. 뇌의 암모니아 수치가 증가하면 γ-아미노뷰티르산(GABA)와 글루탐산의 수치가 낮아져 중추신경계 피로가 증가한다. 근육 조직의 암모니아 수준의 증가는 또한 포스포프럭토키네이스(PFK)의 활성을 증가시켜 근육 피로의 주요 원인인 젖산을 증가시킨다.

또한 가지사슬 아미노산 보충제는 운동 후에 근육 세포의 크레아틴 키네이스의 수치를 감소시키는 것으로 나타났다. 크레아틴 키네이스는 근육 손상의 지표이며 ATP로부터 인산기를 전달하여 포스포크레아틴을 생성하는 역할을 한다.