Untersuchungen über die Proteasen beiCulex pipiens

Summary

• 1. Proteolytic enzymes ofCulex pipiens pipiens (autogenous) andC. p. fatigans (anautogenous) were investigated qualitatively and quantitatively in the larvae, pupae and adults.

• 2. The use of synthetic substrates allowed identification of four distinct proteolytic enzymes, trypsin, chymotrypsin, leucine aminopeptidase and carboxypeptidase A. Chymotrypsin is present only in the larva, whereas the other proteases were observed in all developmental stages. TheCulex trypsin can be characterized as follows: 1. It has a distinct esterase specificity with a preference for arginine esters. 2. Its pH optimum is in the alkaline range (8.4). 3. The inhibition by diisopropylfluorophosphate suggests the presence of a serine residue in the active center. 4. There is neither an activating nor a stabilizing effect of calcium. 5. Like bovine trypsin, the enzyme is positively charged at neutral pH, but has a lower electrophoretic mobility.

• 3. A comparison of proteolytic activities present in the midgut and in the whole animal demonstrates distinct differences in the relative distribution of the individual enzymes. Of the total trypsin activity, 95% is in the midgut, and the corresponding values are 187% for chymotrypsin, 78% for leucine aminopeptidase and 62% for carboxypeptidase A.

• 4. In the course of larval growth proteolytic activity increases rapidly. At the onset of puparium formation a rapid decrease occurs. Levels of proteolytic activity are low in the pupae, suggesting that these enzymes are not involved in the histolytic processes. Adults fed on sugar show still lower values.

• 5. In sugar-fed females, the uptake of blood results in a sudden increase of the proteolytic activity. At 48 h, a maximal level is reached, representing a 30-fold increase over the initial activity. The rapid decrease of the proteolytic activity observed by day 4 after the blood meal indicates that digestion is complete.

• 6. The present study shows that the proteolytic activities in the autogenous and anautogenous form are comparable.

Zusammenfassung

• 1. Proteolytische Enzyme vonCulex pipiens pipiens (autogen) undC. p. fatigans (anautogen) wurden in Larven, Puppen und Imagines qualitativ und quantitativ untersucht.

• 2. Mit synthetischen Substraten konnten vier proteolytische Komponenten identifiziert werden: Trypsin, Chymotrypsin, Leucinaminopeptidase und Carboxypeptidase A. Während Chymotrypsin nur in Larven vorkommt, lassen sich die anderen drei Proteasen in allen Entwicklungsstadien nachweisen. Die Charakterisierung desCulex-Trypsins ergibt: 1. Strikte Esterasespezifität mit deutlicher Bevorzugung von Argininestern. 2. pH-Optimum im basischen Bereich (8,4). 3. Hemmung durch Diisopropylfluorophosphat als Hinweis auf einen Serinrest im aktiven Zentrum. 4. Keine aktivierende oder stabilisierende Wirkung von Calcium. 5. Bei neutralem pH positive Ladung entsprechend Rindertrypsin, aber geringere elektrophoretische Beweglichkeit.

• 3. Ein Vergleich zwischen den proteolytischen Aktivitäten im Mitteldarm und im Ganztier ergibt für die einzelnen Enzyme eine unterschiedliche prozentuale Verteilung. Der Anteil im Darm beträgt: Trypsin 95%, Chymotrypsin 187%, Leucinaminopeptidase 78%, Carboxypeptidase A 62%.

• 4. Die proteolytische Aktivität steigt in Larven während des Wachstums rasch an. Mit Beginn der Verpuppung erfolgt ein steiler Abfall. Die Enzymtätigkeit in den Puppen ist gering und deutet nicht auf eine Beteiligung an histolytischen Prozessen. Noch tiefere Werte kennzeichnen die zuckergefütterten Imagines.

• 5. Die Blutmahlzeit bewirkt einen sprunghaften Anstieg der niedrigen proteolytischen Aktivität in zuckergefütterten Weibchen. Nach 48 Std wird ein Maximum, das 30fache des Ausgangswertes, erreicht. Ein ebenso steiler Abfall weist auf eine abgeschlossene Verdauung nach 4 Tagen hin.

• 6. Ein Vergleich der Proteasenaktivität zwischen der autogenen und der anautogenen Culexform ergibt eine weitgehende Übereinstimmung.