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In all of six phosphate-resistant strains of Musca domestica L. a mutant gene is present which produces an altered ali-esterase. The modified enzymes are no longer irreversibly inhibited by the oxygen analogs of the insecticides to which the strains are resistant but can slowly convert them. In five of the strains the resistance is caused by this gene only.

A comparison of the breakdown enzymes in OP‐resistant houseflies and the ali‐esterase of susceptible flies shows differences as well as similarities. In general both are rapidly phosphorylated by the OP‐compounds, but only in the case of the breakdown enzymes dephosphorylation can take place. The rate of phosphorylation of the breakdown enzymes by the toxicants is sometimes higher, sometimes lower than that of the ali‐esterase with the same compound. Studies of the breakdown reaction showed the Km to be in the order of 10−6–10−8 M, the turnover numbers to range from 0.05–0.7 per minute. Whether dephosphorylation takes place depends on the type of breakdown enzyme and the nature of the phosphoryl group. For instance, in the malathion‐resistant strains only the dimethyl phosphorylated enzymes are dephosphorylated, but the dimethyl and dipropyl phosphorylated enzymes are not. Dephosphorylation of the enzymes of diazinon‐resistant strains occurs with both dimethyl and diethyl, but not with dipropyl compounds. Consequently hydrolysis of some OP‐compounds can be blocked by the addition of others that irreversibly phosphorylate the enzymes. Substances that can block the reaction have a marked synergistic action when sublethal doses are applied simultaneously with the OP‐compound to which a strain is resistant. There is evidence that the breakdown enzymes can still hydrolyse methyl butyrate and some other esters although at a rate which is only a few percents of that of the ali‐esterase. The problem as to how enzymes with a rather low breakdown capacity could confer high resistance is discussed. ZUSAMMENFASSUNG ABBAUENZYME ALS URSACHE DER PHOSPHORSÄURE ESTER‐RESISTENZ BEI DER STUBENFLIEGE; EIGENSCHAFTEN, HEMMUNG UND DIE SYNERGISTISCHE WIRKUNG VON HEMMENDEN SUBSTANZEN In phosphorsäureester‐resistenten Stubenfliegen sind Abbaufermente vorhanden, die die Fähigkeit zur Hydrolyse von Sauerstoffderivaten derjenigen Verbindungen besitzen, gegen die Resistenz aufgetreten ist. Diese Enzyme entstehen an Stelle einer in anfälligen Fliegen vorkommenden Ali‐Esterase. Das Auftreten der Ali‐Esterase und der Abbaufermente unterliegt dem Einfluß verschiedener Allele eines Gens. Durch eine Kombination biochemischer, genetischer und toxikologischer Arbeitsmethoden wurden Bedeutung und Eigenschaften dieser Enzyme untersucht. Die Hemmung der Ali‐Esterase durch organische Phosphorverbindungen wird durch eine irreversible Reaktion hervorgerufen, bei der eine Dialkylphosphorylierung des Enzyms stattfindet. Die modifizierten Ali‐Esterasen oder Abbaufermente unterscheiden sich von der Ali‐Esterase dadurch, daß der Reaktion mit den Produkten, gegen die Resistenz besteht, eine langsam fortschreitende Dephosphorylierung folgt. Diese Fähigkeit zur Hydrolyse bestimmter Verbindungen muß die Selektion der Allele hervorgerufen haben, die für die Bildung dieser Enzyme verantwortlich sind. Darüber hinaus wurden aber noch andere Veränderungen herbeigeführt: ein Verlust der Ali‐Esterase‐Aktivität, eine Änderung in der Affinität einer Anzahl Phosphorverbindun...

Esterase activities were measured in homogenates of organophosphate resistant and susceptible houseflies using several substrates. No differences were found between the Cholinesterase activities. The ali‐esterase activity, however, proved to be very much lower in the resistant than in the susceptible strains. It is concluded that resistance and low ali‐esterase activity are physiologically connected. ZUSAMMENFASSUNG Die Cholinesterase‐ und Aliesterase‐Aktivität in Homogenaten von fünf Phosphorester‐resistenten und sechs Phosphorester‐empfindlichen Stubenfliegen‐Stämmen wurde mit der Warburg‐manometrischen Methode gegenüber mehreren Substraten gemessen. Weitere Untersuchungen beschäftigten sich mit der Natur der gefundenene Unterschiede. Die Resultate (Tabelle II) können in folgender Weise zusammengefaßt werden: 1. Resistente und empfindliche Stämme zeigen eine ungefähr gleiche Aktivität der Cholinesterase. 2. Die Aliesterase‐Aktivität ist gegenüber mehreren Substraten in den resistenten Stämmen sehr viel niedriger als in den empfindlichen. 3. Die niedrige Aliesterase‐Aktivität der mit Phosphorester selektierten Stämme ist physiologisch mit der Resistenz verbunden. Die Natur dieses Zusammenhangs ist unbekannt. 4. Es ist unwahrscheinlich, daß Aliesterasen einen primären Angriffspunkt in der Phosphorester‐Vergiftung darstellen. 5. Das Verhältnis der Aktivitäten (empfindlich/resistent) wechselt sehr stark vom einen zum anderen Substrat. Daraus ‐wird geschlossen, daß mehrere Aliesterasen in dem untersuchten Prozeß wirksam sind. 6. Wenn Methylbutyrat als Substrat benutzt wird, ist das Verhältnis etwa fünf zu eins. Dieses hohe Verhältnis kann nicht auf Unterschiede in der Enzym‐Substrat‐Affinität (Tabelle III) oder auf die Wirkung aktivierender oder hemmender Faktoren zurückgeführt werden (Tabelle IV). Höchstwahrscheinlich besteht also ein Unterschied in der Menge des Enzyms (oder in der Umsatz‐Zahl des Enzyms). 7. Sowohl die resistenten als auch die empfindlichen Stämme enthalten eine Paraoxon‐unempfindliche Aliesterase (Tabelle V).