Autonomes Verhalten Tryptophan-abbauender Enzyme während der Metamorphose vonBombyx mori rb: Lokalisation und zeitlicher Verlauf der Tryptophanpyrrolase

Summary

Tryptophan pyrrolase activity has been determined inBombyx mori rb in daily intervals using two different methods. Separation of kynurenine by electrophoresis and fluorimetric determination proved to be more reliable than estimation by the Bratton-Marshall procedure.

• 1. Maximal activity in vitro is obtained at pH 8.5 and 1.2 to 2.4 mM tryptophan. The enzyme is inhibited by higher substrate concentration.

• 2. In the fat body the specific activity of the enzyme follows a U-curve; it drops prior to spinning. In the gut wall, activity is detected with certainty only up to the time of pupation. In testes and ovaries the specific activity drops continuously through metamorphosis, while in developing ovaries the absolute activity increases considerably. During wing development the activity is high, but vanishes at the end of differentiation.

  No activity was found in Malpighian tubules, in the spinning gland, in the pupal gut, and in the eyes. There are no conclusive results for epidermal tissue, whereas muscle and nervous tissue have not been assayed at all.

• 2. At the onset of metamorphosis the low tryptophan pyrrolase activity is a limiting factor in tryptophan degradation. Tryptophan therefore increases strongly for a short time.

  From a comparison of developmental patterns of both tryptophan pyrrolase and kynurenine hydroxylase it is concluded that both enzymes are subject to independent regulation. It is postulated that their corresponding genes are localized in different regions of the genome which are of secondary importance and thus are transcribed according to local developmental programs only.

Zusammenfassung

Die Aktivität der Tryptophanpyrrolase beiBombyx mori rb wurde täglich von der fressenden Larve bis zur Imago mit zwei unterschiedlichen Methoden bestimmt. Elektrophoretische Abtrennung und fluorimetrische Messung des gebildeten Kynurenins erwiesen sich als zuverlässiger, als die Bestimmung mit dem Bratton-Marshall-Reagens.

• 1. Das Enzym wirkt in vitro optimal bei pH 8,5 und 1,2–2,4 mM Tryptophan. Höhere Substratkonzentrationen hemmen das Enzym.

• 2. Die spezifische Aktivität des Enzyms zeigt im Fettkörper einen U-förmigen Verlauf; sie sinkt bereits vor dem Einspinnen ab. Im Darm läßt sich seine Aktivität nur bis zur Verpuppung sicher nachweisen. In Hoden und Ovarien sinkt die spezifische Aktivität während des gesamten Zeitraumes ab. Die absolute Aktivität nimmt allerdings in den Ovarien und Eiern kräftig zu. Auch in den sich entwickelnden Flügeln ist die Aktivität der Tryptophanpyrrolase hoch; sie verschwindet jedoch mit der Ausdifferenzierung.

  Keine Aktivität wurde in den Malpighischen Gefäßen, in der Spinndrüse, im Darm der Puppe und in den Augen gefunden. Die Verhältnisse in der Epidermis sind unsicher, Muskulatur und Nervengewebe wurden nicht untersucht.

• 2. Die niedrige Aktivität der Tryptophanpyrrolase zu Beginn der Metamorphose ist ein begrenzender Faktor im Abbau des freigesetzten Tryptophans, dessen Konzentration deshalb für kurze Zeit stark ansteigt.

• 2. Der Vergleich zwischen den Entwicklungsmustern der Tryptophanpyrrolase einerseits und der Kynurenin-3-Hydroxylase andererseits führt zu dem Schluß, daß die Aktivität dieser Enzyme unabhängig voneinander gesteuert wird. Es wird postuliert, daß die korrespondierenden Gene in verschiedenen Regionen des Genoms liegen, die von sekundärer Bedeutung sind und in verschiedenen Geweben unterschiedlich oder gar nicht abgelesen werden.