Redan på 1930-talet lade forskare märke till att vattenloppor och råttor som fick begränsad kost som unga levde längre. Samma effekt har sedan dess dykt upp hos bananflugor och möss. Vad vi inte visste var hur en måltid som äts under spädbarnstiden kunde påverka hälsan veckor, månader eller till och med år senare. En färsk studie i Nature kan ha hittat svaret.

Ett team lett av Fumiaki Obata, biolog vid RIKEN Center for Biosystems Dynamics Research i Kobe, Japan, hittade ett protein som bär med sig ett register in i vuxenlivet över vad bananflugor åt som larver, vilket påverkar hur länge de lever.

Laboratoriebananflugor matas med en blandning av jäst och socker, där jästen är deras huvudsakliga proteinkälla. "Vi minskade bara jästkoncentrationen i kosten, från åtta procent till antingen en eller två procent", förklarar Obata. Denna lågprotein-diet introducerades ungefär halvvägs genom larvperioden. När flugorna kläcktes ur sina puppor som vuxna återgick de till standardfoder.

I Obatas experiment levde de proteinbegränsade flugorna, både hanar och honor, längre än sina välmatade syskon. Men det kom med en kostnad. Flugorna var blekare och lättare, ibland 28 procent mindre i vikt. Honorna lade också färre ägg.

"Det är faktiskt väldigt vanligt. Reproduktion och livslängd står alltid i ett avvägningsförhållande", säger Obata. "Detta gäller även vid denna tidiga dietrestriktion. De har färre ägg och de är något mindre. Men de har en förlängd livslängd."

Denna typiska avvägning var dock inte hela historien. När teamet tillsatte aminosyror, byggstenarna i proteiner, tillbaka i larvfödan med låg jästhalt, försvann livslängdsökningen. På något sätt mindes de vuxna flugornas kroppar hur mycket protein de hade ätit som larver. Obata och hans kollegor kallade detta ett näringsminne och gav sig ut för att hitta var exakt i kroppen detta minne förvarades.

Genom att jämföra genaktivitet hos vuxna flugor uppfödda på lågprotein- och standarddieter hittades cirka 100 kandidatproteiner som kunde lagra informationen om tidigt proteinintag. "Vi gick i princip igenom en efter en och kontrollerade vilka som var viktiga", säger Obata.

För att begränsa sökningen märkte teamet larvfödan för att kunna avgöra vilka proteiner i en vuxen flugas kropp som byggts från mat den ätit som larv. Larver föddes upp på en syntetisk diet där två aminosyror, lysin och arginin, tillverkades med sällsyntare, tyngre isotoper av kol- och kväveatomer. När larverna blev vuxna flugor bytte teamet till mat med en andra uppsättning aminosyror märkta med olika, lättare isotoper.

Sedan använde forskarna masspektrometri för att väga fragment av proteiner från flugornas huvuden. Samma proteinfragment kunde registreras som några enheter tyngre eller lättare, beroende på om det byggts från larv- eller vuxenföda. "Detta är i princip endast möjligt med detta stabila isotopexperiment", säger Obata.

Tre dagar in i vuxenlivet var nästan 64 procent av proteinerna i flugornas huvuden fortfarande gjorda av aminosyror som larverna ätit. Vid dag sex hade det bara sjunkit till cirka 46 procent. Framträdande bland dem var ribosomala proteiner, som är en del av komplexet som tillverkar alla andra proteiner. Flugor som fått en proteinbegränsad diet som larver hade färre av dessa och bildade nya proteiner långsammare under sin första vuxna vecka.

Detta väckte omedelbart en fråga. Flugor genomgår metamorfos inuti ett pupphölje, och puppor äter inte. Så de larvaminosyror som hamnade i vuxna ribosomala proteiner måste ha lagrats någonstans under metamorfosen, och vad som än höll dem måste vara känsligt för hur mycket protein larverna åt.

Teamet letade efter ett protein som både svarade på larvdieten och överlevde in i vuxenlivet. Och de hittade det.

Det var ett protein som kallas larval serum protein 2, eller Lsp2. Larver lagrar det som ett skafferi för metamorfosen när de slutar äta. "Flugorna uttrycker detta Lsp2 massivt tidigt i livet", säger Obata. "Och vi visste att det finns en viss överföring av detta Lsp2-protein."