VIII. D em ethylation of D ipterex *

This work has been digitalized and published in 2013 by Verlag Zeitschrift für Naturforschung in cooperation with the Max Planck Society for the Advancement of Science under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Dieses Werk wurde im Jahr 2013 vom Verlag Zeitschrift für Naturforschung in Zusammenarbeit mit der Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. digitalisiert und unter folgender Lizenz veröffentlicht:

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498

abhängigkeit der GTPase I ließ eine Beteiligung dieses Enzyms an der Aminosäuretransfer-Reaktion vermuten.

Zur Prüfung dieser Hypothese wurden einige Eigen­

schaften beider GTPasen und der Transferenzyme mit­

einander verglichen (Tab. 2 ). Die beiden GTPasen

G T­

Pase I * -j- R ibo­

somen [m//Mol]

GT­

Pase II

[m/<Mol]

14C Amino­

säure-E in­

bau durch F I + F II [/i//Mol]

Vollständiges

System 1,35 8.8 2,16

A TP s ta tt G TP 0.09 6.7 0.17

ohne MEA 0.32 8.8 0.04

ohne tR N S 1.25 9.0

F I 5 Min. 55 °C 0,41 ^— 0,56

F I I 5 Min. 5 5 °C 8.2

(F II ini Überschuß)

0,54

1 mMol KC1 * * 0.67 9.9

(F I ini Überschuß)

0.37 (1 mMol NaCl)

100 mMol KC1 **

(0.67)

0.15 8.8 2.16

(100 mMol NaCl) (0.18)

Tab. 2. Vergleich zwischen GTPase- und Aminosäure­

transfer-Wirkung der Transferfaktoren I und II. * Gesamt­

effekt abzüglich GTPase-Wirkung von FI allein und Riboso­

men allein. ** Ribosomen und FI 12 Stdn. kaliumfrei dialy- siert (0.05 Mol Tris, ph 7,6. 0,25 Mol Saccharose, 0,008 Mol

Mg2©).

unterschieden sich voneinander in bezug auf ihre Spezi­

fität gegenüber GTP, ihre Hitzelabilität sowie ihre Ab­

hängigkeit von einwertigen Kationen und freien Sulf- hydrylgruppen; es bestanden aber auffallende Par­

allelen zwischen der durch Ribosomen stimulierten GTPase-Wirkung von FI und dem Aminosäuretransfer.

Besonders die SH-Abhängigkeit der GTPase I deutet darauf hin, daß dieses Enzym Bestandteil des Transfer­

systems ist, und stützt zugleich Befunde über die SH- Abhängigkeit des I. Transferfaktors 10, n . Sowohl die starke Wärmelabilität wie auch das Fehlen der tRNS *- Abhängigkeit der GTPase I stehen im Gegensatz zum Verhalten der Ribosomen-abhängigen GTPase aus E. c o li4. Erste Befunde mit 80 S-Einzelribosomen aus Leber zeigten ebenfalls keinen Einfluß von tRNS, je­

doch, ähnlich wie bei E. coli, eine Abhängigkeit der GTPase-Wirkung von der Gegenwart eines Messengers (Poly U ) . In beiden Systemen waren die molaren Um­

sätze der GTP-Spaltung stets vielfach höher als die der Peptidknüpfung.

Weitere Versuche müssen zeigen, ob eine Trennung von Transferfaktor I und GTPase I möglich ist oder ob beide Wirkungen dem gleichen Enzym zukommen. Der Faktor II konnte inzwischen durch Gelfiltration weit­

gehend von GTPase II befreit werden, ohne daß die Transferaktivität verloren ging; hierüber wird an ande­

rer Stelle berichtet werden.

10 R. P. ^{Su t t e r,} E. ^{Ga s i o ru. K . M}o l d a v e, Biochim. biophysica Acta [Amsterdam] 108.719 [1965].

11 F. ^{Kl i n k, K . K}l o p p s t e c h, G . Kr a m e r u. J. ^{Dim i g e n,} in Vor­

bereitung.

* Transfer-Ribonucleinsäure.

Metabolism of Organophosphorus Insecticides

VIII. D em ethylation of D ipterex *

Dept, of Biology, Atomic Energy Establishment, and N.R.C., Cairo

(Z. Naturforschg. 21 b, 498—500 [1966] ; eingeg. am 21. Februar 1966)

The degradation of the insecticide Dipterex in living organisms has been extensively studied, and different detoxification mechanisms have been demonstrated 1_8.

The enzymatic hydrolysis of the phosphonate bond (C — P) is the main feature in the r a t

7

* 0,0-Dimethyl-2,2.2-trichloro-l-hydroxyethyl phosphonate.

1 B. W. Ar t h u r and J. E. Ca s i d a, J. agric. Food Chem. 5.

186 [1957],

2 S. M. A . D. Za y e d and A . Ha s s a n, Canad. J. Biochem. 43, 1257 [1965],

3 A . Ha s s a n, S. M. A . D. Za y e d and F. M. Ab d e l- Ha m i d,

Canad. J. Biochem. 43. 1263 [1965].

4 A . Ha s s a n and S. M. ^{A .} D. ^Za y e d, Canad. J. Biochem. 43.

1271 [1965].

(P —OCH

3

H jC O o c l

---C H - C ^ - C I

H jC O OH Cl

(Dipterex)

The fate of the methyl groups of Dipterex in the rat has been investigated, and it has been found that oxi­

dative degradation of the enzymatically-liberated metha­

nol is the dominant pathway4. On the other hand, P r o d e n i a larvae afford — in addition to the oxidative breakdown of methanol — a second major pathway for the methyl groups 8, (scheme). In the present work, the fate of the methyl groups of the insecticide in cotton

5 I. Y. Mo s t a f a, A. Ha s s a n and S. M . A. D. Za y e d, Z . N atur­

forschg. 20 b . 67 [1965].

6 A . Ha s s a n, S. M . A . D. Za y e d and F. M. Ab d e l- Ha m i d, Bio­

chem. Pharmacol. 14, 1577 [1965].

7 A . Ha s s a n, S. M . A . D. Za y e d and S. Ha s h i s h, Biochem.

Pharmacol. 14, 1692 [1965].

8 S. M . A. D. Za y e d. I. Y. Mo s t a f a and A. Ha s s a n, Arch.

Mikrobiol. 51, 118 [1965].

Dipterex

through the action of a phosphatase

NOTIZEN

499

mammals P r o d e n ia larvae cotton plant microorganisms

[HOCH3] [HOCH3] [HOCHj] [HOCH3]

\ \

[HCHO] COo chloroform COo substance volatile

soluble probably metabolite (s)

/HCOO©\ 12% substance 2% incor­ or

1 of unknown porated in unchanged

\ COo / nature ester

~50% formation

50% 17-20%

Scheme: Fate of the methyl groups of Dipterex (liberated as methanol) in different living organisms. Percentages are re­

lated to: C14-metabolites eliminated after 24 hours in the rat, C14-metabolites eliminated after 20 hours in P ro de nia larvae, or total C14-activity taken up by the plant in 3 days.

plant (G ossypium barbadense) and Fusarium sp. has been investigated; using C14-labelled Dipterex in which the two methyl groups are C

14

and Z a y e d 4, and was found to possess a specific activity of 170 000 cpm/mg.

2

taining the radioinsecticide (20 mg/20 ml) for 3 days and the plants were extracted with chloroform and water as described previously 5. The C14-activity in the chloroform and aqueous extracts was determined according to A r o n o f f 9, using v a n S l y k e - F o l c h reagent10.

C14-labelled compounds in both extracts, were chromato­

graphed in systems A and B for identification purposes (Table). In one experiment, the chloroform extract was found to contain about 1/4 of the total C14-activity which was taken up by the plant within 3 days (Table).

During this period, the respiratory C 0

2

mined as BaC

14

3

2

The C14-atoms of the methyl groups were found to be incorporated into a chloroform-soluble substance (con­

taining no P) which is under further investigation. It is not unlikely that the labelled methyl groups are utilized in ester formation.

The degradation of P32-labelled Dipterex in micro­

organisms has been shown to involve O-methyl ester cleavage; while the phosphonate bond was found to suffer no change 8. Using the C

14

14

2

ing the incubation period. Also the culture medium was found to contain no C

14

M aterial * * [Cpm] Substances

identified [% * ]

R f

system 3 sy ste m 13

A B

Chloroform 165000 D ipterex 7 0.95 0.80

e x tra c t unknow n

substance 18 0.65 0.50

W ater e x tra c t 472000 m onom ethyl 3 0.05 0.12

phosphate

dim ethyl 70 0.17 0.61

phosphate

R espiratory CO-2 12000 2

Total 649000 100

Table. Rf values and percentages of C14-labelled metabolites of Dipterex in the cotton plant. ** Data are mean of 3 experi­

ments. * Percentages of C14-compounds — other than C140 2 — are estimated from paper chromatographic studies, a System A:

n-butanol-pyridine-water (12:8:6) (developing time = 16 hours), b System B: 2-propanol-NH4OH-water (75:24:1) (deve­

loping time = 16 hours).

9 S. Ar o n o f f, Techniques of Radiobiochemistry. The Iowa 10 D. D. v a n S lv k e and J. Fo l c h, J. biol. Chemistry 136, 509

State College Press, Ames, Iowa 1957. [1940].

500

semicarbazide as a trapping a gen t11; whereupon less than 0.2% of the original C14-activity was recovered as formaldehyde. It is rather improbable that this trace amount of formaldehyde could be the result of metabolic activity; and it is believed that it is due to autooxidation of some of the liberated methanol. These results indi­

cate clearly the absence of the oxidative pathway:

methanol— formaldehyde -> formate -> carbon dioxide.

Paper chromatographic analysis revealed the presence of mono-methylated Dipterex as the only C14-metabolite (cf.

8

11 H. Aebi a n d A . Hassan. Helv. chem . A c ta 4 3 , 5 4 4 [ I 9 6 0 ] .

Based on previous studies, it may be concluded that the detoxification of the insecticide “in vivo” proceeds as follows:

a) fn the rat: exclusive hydrolysis of the phosphonate bond of both Dipterex and its demethylated metabolite 7.

b) fn Prodenia larvae: 70% hydrolysis of O-methyl ester linkages

6

c) In cotton plant: hydrolysis of the phosphonate bond, followed by demethylation of the methylated phosphates 5.

d) In microorganisms: exclusive hydrolysis of O- methyl ester bond(s)8.

Über die A ufnahm e verschiedener Zucker durch

W. H ü l s e n und U. P r e n z e l

Kernforschungszentrum Karlsruhe, Schule für Kerntechnik

(Z. Naturforschg. 21 b, 500—501 [1966J ; eingeg. am 15. Februar 1966)

Systematische Untersuchungen über heterotrophes Wachstum von Algen sind von D a n f o r t h

1

den. In den Arbeiten wird mitgeteilt, daß sowohl Glu­

cose wie Galaktose heterotrophes Wachstum verschiede­

ner Algen (3 Chlorella-Arten, Scenedesm us und Proto- theca) erhalten. Mit Mannose wachsen die 3 Chlorella- A rten nicht. Bei Verwendung von Fructose ist es frag­

lich, ob das Wachstum von C hlorella pyrenoidosa und C hlorella ellipsoidae aufrechterhalten wird. Chlorella vulgaris wächst mit Fructose. Diese Untersuchungen verschiedener Autoren

2

tum“ wird mit verschiedenen Maßstäben gemessen. Da die Stoffbewegung zwischen Medium und Zelle die Vor­

aussetzung für die Ernährung und das Wachstum der Zelle ist, liegt die Vermutung nahe, daß die im Dun­

keln von den Algen aufgenommene Menge Zucker ihrer Verwertbarkeit in der Zelle entspricht. Bei Untersuchun­

gen über Stoffbewegung in Synchronkulturen von Chlo­

rella pyrenoidosa haben wir die Menge verschiedener Zucker bestimmt, die in 3 Stdn. unter Lichtausschluß aufgenommen wird.

Die Synchronkultur von Chlorella pyrenoidosa erhiel­

ten wir nach folgendem Verfahren 3:

Wenige Zellen des Stammes 2 1 l /

8

lung des Pflanzenphysiologischen Instituts der Universi­

tät Göttingen wurden in das von K u h l

4

1 W. F. Da n f o r t h, in: Physiology and Biochemistry of Algae, ed. R. A. ^{Le w i n,} Acad. Press, New York 1962.

2 A. C. Ne i s h, Can. J. Botany 29, 68 [1951] ; H. Sa m e j im a u.

J. My e r s, J. gen. Microbiol. 18. 107 [1958] ; H. A. Ba r k e r,

J. cellular comparat. Physiol. 7, 73 [1935].

Die Temperatur betrug 30 + 0,1 C. Die Belichtung von rund 20 000 Lux in den Kulturgefäßen wurde durch Philips-Leuchtstoffröhren vom Typ TL 20/32 und TL 20/55 erzielt. Die Kultur wurde ständig mit Luft begast

(20

2

Nach 48 Stdn. wurde die Kultur auf etwa 10

6

Die Kultur wurde am Ende der Dunkelphase mit Nähr­

medium auf 10

7

chronkultur wurden 0,5 ^Mol/ml des

14

14

der Begasung im Thermostaten belassen. Nach dieser Zeit wurden die Algen durch Filtration vom Medium getrennt und gewaschen. Aliquote Teile der Algen und des Filtrats wurden in 0 2-Atmosphäre verbrannt und das gebildete C 0

2

eingesetzte C-14-mar- kierte Zucker

% der eingesetzten R ad io ak tiv ität A 1 in den Algen j A im F iltra t D-Glucose 13 72 ( 6 3 - 8 4 ) 2 9 10 ( 6 - 1 4 )

D -M a n n o s e 9 58 (4 2 - 6 6 ) 6 19 ( 8 - 3 5 )

D-Fructose 8 27 (1 9 -3 2 ) 5 60 (5 4 -6 7 )

D-Galaktose 4 < 2 3 > 96

D-Ribose 4 < 2 3 > 96

D-Arabinose 3 < 2 3 > 96

Tab. 1. A = Anzahl der Versuche. 2 Mittelwerte (mit Schwankungsbreiten).

Aus der Tabelle ist ersichtlich, daß die Kohlenstoff- atome von Glucose, Mannose und Fructose die Zell- 3 A. ^Pir s o n u. H. ^Lo r e n z e n, Z. Bot. 46. 53 [1958].

4 A. ^{Ku h l u.} H. ^Lo r e n z e n, in: Methods in Cell Physiology, Bd. 1, S. 159, Prescott. London 1964.

5 F. ^Ka l b e r e r u. J. ^Ru t s c h m a n n, Helv. chim. Acta 44. 1956 [1961].