2-オキソブタン酸から
バリンに類似した経路で、各種
酵素によって合成される。すなわち、アセト乳酸シンターゼ (
EC 2.2.1.6) およびケトール酸レダクトイソメラーゼ (
EC 1.1.1.86) によって生成したジヒドロキシカルボン酸が生成する。次にジヒドロキシ酸デヒドラターゼ (
EC 4.2.1.9) の作用により脱水を受けて α-ケトカルボン酸となり、これが分枝鎖アミノ酸アミナーゼ (
EC 2.6.1.42) で
グルタミン酸から
アミノ基を受け取り、イソロイシンが生成する。