Ещё в 1930-х годах учёные заметили, что дафнии и крысы, получавшие ограниченный рацион в молодости, жили дольше. С тех пор тот же эффект обнаружили у плодовых мушек и мышей. Чего мы не знали — так это того, как еда, съеденная в младенчестве, может влиять на здоровье спустя недели, месяцы или даже годы. Недавнее исследование в Nature, возможно, нашло ответ.

Команда под руководством Фумиаки Обаты, биолога из Центра исследований биосистемной динамики RIKEN в Кобе (Япония), обнаружила белок, который переносит во взрослую жизнь запись о том, что плодовые мушки ели в личиночной стадии, влияя на продолжительность их жизни.

Лабораторных плодовых мушек кормят смесью дрожжей и сахара, где дрожжи — основной источник белка. «Мы снизили только концентрацию дрожжей в рационе — с восьми процентов до одного или двух», — объясняет Обата. Эту низкобелковую диету вводили примерно на середине личиночного периода. Как только мушки выбирались из куколок взрослыми особями, их возвращали на стандартный корм.

В эксперименте Обаты мушки с ограничением белка — и самцы, и самки — пережили своих хорошо откормленных собратьев. Но за это пришлось заплатить. Мушки были бледнее и легче, иногда на 28 процентов меньше весом. Самки также откладывали меньше яиц.

«Это, вообще-то, очень распространено. Размножение и продолжительность жизни всегда находятся в отношениях компромисса», — говорит Обата. «Так же обстоит дело и с этим ранним ограничением в питании. У них меньше яиц, и они немного мельче. Но зато продолжительность жизни увеличена».

Однако этот типичный компромисс был не всей историей. Когда команда добавила аминокислоты — строительные блоки белков — обратно в личиночный корм с низким содержанием дрожжей, прибавка к продолжительности жизни исчезла. Каким-то образом тело взрослых мушек помнило, сколько белка они съели в личиночной стадии. Обата и его коллеги назвали это пищевой памятью и задались целью выяснить, где именно в организме хранится эта память.

Сравнение активности генов у взрослых мушек, выращенных на низкобелковой и стандартной диете, выявило около 100 белков-кандидатов, которые могли хранить информацию о раннем потреблении белка. «Мы, по сути, шли один за другим, проверяя, какой окажется важным», — говорит Обата.

Чтобы сузить поиск, команда пометила личиночный корм, чтобы определить, какие белки в теле взрослой мушки построены из пищи, съеденной ею в личиночной стадии. Личинок выращивали на синтетической диете, в которой две аминокислоты — лизин и аргинин — были сделаны с более редкими, тяжёлыми изотопами углерода и азота. Как только личинки становились взрослыми мушками, команда переключалась на корм со вторым набором аминокислот, меченных другими, более лёгкими изотопами.

Затем исследователи использовали масс-спектрометрию, чтобы взвесить фрагменты белков из голов мушек. Один и тот же фрагмент белка мог регистрироваться как на несколько единиц тяжелее или легче — в зависимости от того, был ли он построен из личиночного или взрослого корма. «Это, по сути, достижимо только с помощью этого эксперимента со стабильными изотопами», — говорит Обата.

На третий день взрослой жизни почти 64 процента белков в головах мушек всё ещё были сделаны из аминокислот, съеденных личинками. К шестому дню это снижалось лишь примерно до 46 процентов. Среди них выделялись рибосомные белки, которые являются частью комплекса, создающего все остальные белки. Мушки, получавшие в личиночной стадии рацион с ограничением белка, имели меньше этих белков и медленнее создавали новые белки в течение первой недели взрослой жизни.

Это немедленно вызвало вопрос. Мушки проходят метаморфоз внутри куколочного кокона, а куколки не едят. Значит, личиночные аминокислоты, оказавшиеся во взрослых рибосомных белках, должны были где-то храниться во время метаморфоза, и то, что их удерживало, должно было быть чувствительным к тому, сколько белка съели личинки.

Команда отправилась искать белок, который одновременно реагировал бы на личиночную диету и сохранялся во взрослой жизни. И они его нашли.

Это был белок под названием личиночный сывороточный белок 2, или Lsp2. Личинки запасают его как кладовую для метаморфоза, когда перестают есть. «Мушки массово экспрессируют этот Lsp2 в ранней жизни», — говорит Обата. «И мы знали, что существует некоторое перенесение этого белка Lsp2».