The effect of two proteinase inhibitors, E-64 and the Bowman-Birk inhibitor, on the developmental time and mortality of Acanthoscelides obtectus

An artificial bean seed system was used to evaluate the effects of a cysteine proteinase inhibitor (E-64) and a serine proteinase inhibitor (Bowman-Birk inhibitor) on the developmental time and mortality of the common bean weevil, Acanthoscelides obtectus (Say). These inhibitors were incorporated into artificial bean seeds on which the insect fed. To better understand the mode of action of these inhibitors, free amino acids were also added to the seeds, alone and in combination with the inhibitors. E-64 was found to be highly effective in delaying development and increasing mortality of the insect. Both effects were directly related to the concentration of E-64. Bowman-Birk inhibitor had little effect on these parameters. Assays of gut proteolytic activity of insects reared on artificial seeds with various levels of E-64 demonstrated a direct relationship between E-64 concentration in the diet and reduction of gut proteolytic activity. Free amino acid supplementation to the diet did not prevent inhibition of gut proteolytic activity by E-64, but did reverse its effects on developmental time and mortality, strengthening the hypothesis that E-64 operates by inhibition of essential digestive proteinase activity.

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Résumé Des grains artificiels de haricot ont été utilisés pour évaluer les effets sur la durée de développement et la mortalité d' Acanthoscelides obtectus. Say d'inhibiteurs de la protéinase de la cystéine (E-64) et de la protéinase de la sérine (l'inhibiteur de Bowman-Birk). Ces inhibiteurs avaient été incorporés dans les grains artificiels. Pour mieux comprendre leur voie d'action, des acides aminés libres étaient ajoutés à ces graines, seuls ou combinés aux inhibiteurs. E-64 a très efficacement retardé le développement et accru la mortalité; ces 2 effets étaient liés à sa concentration. L'inhibiteur de Bowman-Birk a eu peu d'effets sur ces paramètres. Des expériences sur l'activité protéolytique du tube digestif d'insectes élevés sur des graines artificielles avec différentes concentrations de E-64 ont montré une relation directe entre la concentration en E-64 et la réduction de l'activité protéolytique. L'addition d'acides aminés libres dans l'aliment n'a pas empêché l'inhibition de l'activité protéolytique par E-64, mais a inversé ses effets sur la durée de développement et la mortalité, renforçant l'hypothèse que E-64 agit en inhibant l'activité protéinase digestive essentielle.