Date of Award

11-2019

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science (MS)

Department

Biology

First Advisor

Dr. Mohammed Akli Ayoub

Second Advisor

Dr. Yusra Al-Dhaheri

Third Advisor

Dr. Amar Mansour Hamrouni

Abstract

Camel milk (CM) has been reported to have anti-diabetic properties in many in vitro and in vivo studies but the molecular basis of such beneficial properties are still elusive. Recently, camel milk whey proteins (CWPs) have been shown to positively affect the activity of the human insulin receptor (hIR) in cell lines. In this study, we profiled crude CWPs and their hydrolysates as well as camel milk lactoferrin (CMLF) for their pharmacological and functional effects on hIR activity and its downstream signaling in both human embryonic kidney (HEK293) and hepatocarcinoma (HepG2) cell lines. For this, bioluminescence resonance energy transfer (BRET) technology was used to assess hIR activity in live cells and the phosphorylation status of the downstream protein kinase B (Akt) and the extracellular signal-regulated kinases (ERK1/2) was also analyzed in parallel. Moreover, glucose uptake was examined in order to link our data to more integrated cell response and to the hypoglycemic effects of camel milk. Our data clearly demonstrate the biological activity of CWPs, their hydrolysates, and CMLF, by promoting Akt and ERK1/2 phosphorylation in both HEK293 and HepG2 cells. In addition, our BRET assay confirmed the positive pharmacological action of CWPs and their hydrolysates on hIR activity in a dose-dependent manner. More interestingly, the combination of CWPs and their hydrolysates with insulin revealed an allosteric modulation of hIR that was drastically abolished by the competitive hIRselective peptide antagonist S961. This clearly demonstrates the implication of hIR activation in the effects of CWPs and their hydrolysates. Finally, such effects on BRET data and kinase phosphorylation were clearly correlated with an increase in glucose uptake in HepG2 cells. Our data reveal the pharmacological effects of camel milk proteins on hIR activity and function. This provides for the first time the molecular basis of the anti-diabetic properties of camel milk that was unknown until now.

Comments

أظھرت عدة دراسات أن حلیب الإبل لھ تأثیر على ھرمون الإنسولین (hIR) كمضاد للسكري، لكن ھذا التأثیر لحلیب الإبل غیر واضح حتى الآن على مستوى البیولوجیا الجزیئیة (المسارات الموجودة داخل الخلیة). حدیثاً، وجدت دراسة أن بروتینات حلیب الإبل مثل بروتین مصل اللبن ( (CWPوأجزاءه (CWPs hydrolysates) بالإضافة إلى بروتین لا كتوفرین (CMLF)، لھا تأثیر إیجابي على زیادة نشاط مستقبلات الأنسولین في خلایا الإنسان. خلال دراستنا ھذه، تمت تنقیة البروتینات التي ذكُرت سابقا من حلیب الإبل ومعاینة كیفیة تأثیرھا على وظیفة ونشاط مستقبلات الإنسولین، بالإضافة إلى دراسة تأثیرھا على المستوى الجزیئي للخلایا باستخدام نوعین من الخلایا (خلایا سرطان الكبد HepG2 و خلایا الكلى الجنینیة (HEK293) لإتمام ھذه التجارب، استخَدمت تقنیة لإتمام ھذه التجارب، استخَدمت تقنیةBRET لتقییم وظیفة مستقبلات الأنسولین في الخلایا الحیةّ،إضافة إلى تقییم تفعیل نشاط كل من بروتین Aktو ERK1/2 عن طریق ما یسمى بالفسَفتَة (أي ارتباطھم بفوسفات). أیضا قیاس مستوى أخذ واستیعاب الخلایا للسكر للحصول على صورة أوضح لربطھا مع تأثیر حلیب الإبل على خفض السكري. دراستنا أثبتت أن بروتینات مصل اللبن ولاكتوفرین بحلیب الإبل، تقوم على تفعیل نشاط كل من Akt و EPRK1/2 عن طریق ما یسمى بالفسفتة. بالإضافة إلى ھذه النتائج، باستخدام تقنیة BRET تم تأكید التأثیر الإیجابي لبروتینات مصل اللبن ولاكتوفرین على وظیفة ونشاط مستقبلات الأنسولین اعتمادا على تراكیز معینة. علاوة على

ذلك،عند إضافة بروتینات مصل اللبن وأجزاءھا بذات الوقت مع ھرمون الإنسولین، أظھرت زیادة أكبر لنشاط مستقبلات ھرمون الإنسولین. وتم التأكد من صحة ھذه النتائج باستخدام مضادات (antagonists) للإنسولین. حیث أن ھذه المضادات (S961) تتنانفس مع الإنسولین للإرتباط بدلا منھا بمستقبلات الإنسولین.أخیر ا،ً النتائج التي حصلنا علیھا باستخدام BRET و عملیات الفسفتة، توافقت بشكل رائع مع نتائج مستوى أخذ واستیعاب خلایا سرطان الكبد للسكر. وأثبتت كیفیة تأثیر حلیب الإبل على وظیفة مستقبلات الإنسولین، والذي بدروه یمثلّ أول دراسة تقوم بإظھار تأثیر حلیب الإبل على خفض السكر على المستوى الجزیئي للمسارات الداخلیة للخلایا.

Download

Share

COinS