Midgut protease activities in monophagous larvae of Apollo butterfly, Parnassius apollo ssp. frankenbergeri

We assayed the relative activities of midgut proteolytic enzymes in individuals of the fourth (L4) and fifth (L5) instar of Apollo larvae, inhabiting Pieniny Mts (southern Poland). The comparisons between midgut tissue with glicocalyx (MT) and liquid midgut contents with peritrophic membrane (MC) were made. Optimal media pHs of the assayed proteolytic enzymes in P. apollo midgut samples were similar to those of other lepidopteran species. Endopeptidases, as well as carboxypeptidases, digested effectively in alkaline environment, while aminopeptidases were active in a broad pH range. Trypsin is probably the main endoprotease (correlation with caseinolytic activity in MC of L5 larvae: r=0.606r=0.606; p=0.004p=0.004); however, its activity was low as compared with that in other leaf-eating Lepidoptera. This suggests a minor role of trypsin and chymotrypsin in protein digestion in Apollo larvae, probably due to limited availability of the leaf proteins. Instead, due to very high carboxypeptidase A activity in midgut tissue, the larvae obtain exogenous amino acids either directly or from oligopeptides and glycoproteins. High and significant positive correlations between the enzyme activity and glucosidase as well as galactosidase activities strongly support this opinion. To cite this article: M. Nakonieczny et al., C. R. Biologies 330 (2007).

RésuméOn a analysé les activités relatives des enzymes protéolytiques chez des individus d'Apollon, vivant dans les monts de Pieniny (Sud de la Pologne), aux quatrième (L4) et cinquième (L5) stades larvaire. Les tissus contenant le glycocalyx (MT) et le liquide de l'intestin moyen, contenant la pellicule péritrophique (MC), ont été comparés. Les pH optimaux des enzymes protéolytiques dans l'intestin moyen de P. apollo sont comparables à ceux des autres Lépidoptères. Les endopeptidases, tout comme les carboxypeptidases, sont plus actives en milieu alcalin ; cependant, les aminopeptidases sont plus actives dans un large domaine du pH. La trypsine constitue probablement l'endoprotéase principale (la corrélation avec l'activité caséinolytique dans la pellicule péritrophique chez les chenilles au stade L5 est : r=0,606r=0,606, p=0,004p=0,004), quoique son activité soit faible en comparaison de celle observée chez les autres Lépidoptères se nourrissant de feuilles. Ceci suggère que la trypsine, comme la chymotrypsine, ne joue pas un rôle significatif dans la digestion des protéines chez les chenilles de P. apollo, probablement à cause d'une accessibilité limitée des protéines foliaires. Grâce à la haute activité de la carboxypeptidase, les chenilles reçoivent les aminoacides exogènes, soit directement, soit à partir des oligopeptides et des glycoprotéines. Les corrélations positives et très significatives observées entre l'activité de la carboxypeptidase et celles des glucosidases et des galactosidases rendent cette hypothèse très plausible. Pour citer cet article : M. Nakonieczny et al., C. R. Biologies 330 (2007).