Eine Fruchtfliege trägt eine chemische Aufzeichnung dessen, was sie als Larve gefressen hat, bis ins Erwachsenenstadium mit – und diese Aufzeichnung entscheidet mit darüber, wie lange sie lebt. Das ist das Ergebnis einer Studie unter Leitung von Fumiaki Obata vom RIKEN Center for Biosystems Dynamics Research in Kobe, Japan, die in Nature erschienen ist.
Seit den 1930er-Jahren ist bekannt – zunächst bei Wasserflöhen und Ratten, später bei Fliegen und Mäusen –, dass eine in jungen Jahren eingeschränkte Ernährung die Lebensspanne verlängern kann. Unklar blieb der Mechanismus. Das RIKEN-Team senkte in der Labornahrung nur den Hefeanteil, von acht auf ein bis zwei Prozent, etwa zur Hälfte der Larvenphase, und setzte die Tiere als Erwachsene wieder auf Standardfutter. Die proteinbeschränkten Fliegen lebten länger als ihre gut ernährten Geschwister, Männchen wie Weibchen, zahlten dafür aber einen Preis: Sie waren blasser und bis zu 28 Prozent leichter, die Weibchen legten weniger Eier. Gab das Team Aminosäuren ins Larvnfutter zurück, verschwand der Effekt – der adulte Körper schien sich an die Proteinaufnahme der Larvenzeit zu erinnern.
Um den Speicher zu finden, zogen die Forschenden Larven mit einer synthetischen Diät auf, in der die Aminosäuren Lysin und Arginin aus schwereren Kohlenstoff- und Stickstoffisotopen aufgebaut waren, und stellten die adulten Tiere anschließend auf Futter mit leichter markierten Aminosäuren um. Massenspektrometrie der Kopfproteine zeigte: Drei Tage nach dem Schlüpfen stammten noch fast 64 Prozent der Proteine aus larvalen Aminosäuren, am sechsten Tag nur noch etwa 46 Prozent. Besonders auffällig waren ribosomale Proteine – und Fliegen mit proteinarmer Larvenzeit hatten weniger davon und bildeten in ihrer ersten Erwachsenenwoche langsamer neue Proteine.
Der gesuchte Kandidat war das Speicherprotein larval serum protein 2 (Lsp2), das Larven als Vorratskammer für die Metamorphose anlegen, in der sie nicht fressen können. Wurde Lsp2 in Larven genetisch stillgelegt, ergab sich dieselbe Kette: weniger ribosomale Proteine, langsamere Proteinproduktion, längeres Leben. Lsp2 ist ungewöhnlich reich an Phenylalanin und Tyrosin; der Entzug von Tyrosin oder eine Reduktion von Phenylalanin auf ein Viertel genügte, um Lsp2 zu senken und die Lebensdauer zu verlängern, während eine Einschränkung von Isoleucin nichts bewirkte.
Obata betont, dass die Kettenglieder unterschiedlich gut belegt sind. „Wenn man weniger Translation und weniger Proteinproduktion hat, führt das zur Lebensverlängerung“, sagt er, und begründet den Effekt mit einer besseren Proteostase, also der Fähigkeit der Zelle, ihre Proteine funktionsfähig zu halten. Warum Lsp2 bevorzugt ans Ribosom gelangt, ist weiterhin unklar; auch konnten die Forschenden den Ribosomengehalt nicht wiederherstellen, um die Kausalität direkt zu beweisen – dafür müssten rund 100 verschiedene ribosomale Proteine gleichzeitig manipuliert werden.
Einen direkten Gegenpart zu Lsp2 gibt es beim Menschen nicht. Obatas bester Kandidat für ein funktionales Äquivalent sind Albumin und Globuline, die zusammen rund 90 Prozent des Bluteiweißes stellen; menschliches Albumin ist allerdings nicht besonders reich an Tyrosin oder Phenylalanin, ein menschliches Pendant des Mechanismus dürfte daher auf andere Aminosäuren setzen. Geprüft würde das zuerst an Mäusen, dann vielleicht an Primaten und schließlich in Humanstudien, die nach einem Zusammenhang zwischen Albuminspiegel und Lebensdauer suchen.
