Ръководител: Доц. д-р Екатерина Крумова
Тел.: +359 2 979 31 26
E-mail: ekrumova@abv.bg
| СЪСТАВ: |
| ЛАБОРАТОРИИ: |
БИОРАЗНООБРАЗИЕ И МОЛЕКУЛЯРНА БИОЛОГИЯ НА МИКРОМИЦЕТИ
Ръководител: Доц. Екатерина Крумова
Тел.: +359 2 979 31 26
E-mail: ekrumova@abv.bg
МЕТАБОЛИЗЪМ И РЕГУЛАЦИЯТА МУ ПРИ МИКРОМИЦЕТИ
Ръководител: Доц. д-р Радослав Абрашев
Тел.: +359 2 979 31 28
E-mail: rabrashev@microbio.bas.bg
| ТЕКУЩИ НАУЧНИ НАПРАВЛЕНИЯ: |
- Таксономична идентификация на гъби.
- Морфология, физиология и биохимия на гъби в нормални физиологични условия и в условия на оксидативен стрес.
- Клетъчен отговор при гъби срещу различни типове стрес като оксидативен стрес, стрес, причинен от ниски и високи температури, стрес от имобилизиране, стрес, причинен от въздействието с тежки метали, определяне на биомаркерите на стреса, антиоксидантна ензимна система.
- Гъбните клетки като фабрики за продукция на значими биологично-активни вещества от свободни или имобилизирани клетки, температурно-чувствителни ензими, регулаторни механизми на биосинтезата, пречистване и охарактеризиране на ензими.
- Биоразграждане на природни и синтетични полимери (дървесина, кожа, текстил и др) с участието на гъби, лабораторни експертизи, консултации, инструкции за предпазване и отстраняване на гъби, механизъм на действие на фунгицидни субстанции, методи за прилагане на фунгициди.
| НАСТОЯЩИ ИЗСЛЕДВАНИЯ: |
- Разнообразие на гъбите
Създадена е колекция от филаментозни гъби, изолирани от умерени географски ширини и екстремни местообитания. Тя включва щамове от Аляска, от различни региони на Антарктика, от български пещери и гробници, както и от джамии и гробници в Египет. В колекцията са представени видове от трите основни отдела гъби: Basidiomycota, Ascomycota и Zygomycota. Повечето от тях са идентифицирани до род и вид. Според температурния диапазон за растеж, те са класифицирани като психрофилни, психротолерантни и мезофилни гъби. Ново попълнение в сбирката са представители на лигнолитичните гъби. Проучванията дават нова информация за биоразнообразието на мицети в тези местообитания, както и за техния биотехнологичен потенциал.
- Оксидативен стрес
Изследванията на групата са фокусирани върху отговора на нисши многоклетъчни еукариоти към оксидативен стрес. Като моделни организми се използват филаментозни гъби от различни видове. Третирането с различни стимули, генериращи свободни окси-радикали (СОР) индуцира състояние на оксидативен стрес. В този аспект изследванията са насочени към определяне: (1) нивото на биомаркерите на стреса (цианид-резистентно дишане, директно определяне на продукцията на свободни окси радикали, окислително модифицирани белтъци, синтез на резервни въглехидрати и др.) (2) активността на антиоксидантната ензимна система (супероксиддисмутаза, СОД и каталаза, CAT); (3) субклетъчната локализация на изоензимите на СОД, (4) промените в активността на ключови ензими от основните метаболитни пътища. Проучва се връзката на оксидативния стрес със стареенето на клетките.
- Връзка между оксидативния стрес и други видове стрес
Стрес, индуциран от йони на тежки метали. Нашите резултати предоставят допълнителна информация за метал-опосредстваният оксидативен стрес при филаментозни гъби. Клетъчният отговор, включващ биомаркери на стреса е съизмерим с този, причинен от типични стрес-генератори, като паракват. Адаптивният отговор към въздействието с тежки метали се отнася до способността на клетките да проявават по-висока устойчивост към вредните ефекти на токсичния агент, след предварително третиране с по-ниска доза.
Стрес, причинен от високи температури. Научният интерес на екипа касае хипотезата за общ сигнал при топлинен шок (HS) и оксидативен стрес (OS). Получени са доказателства за възможността оксидативният стрес да играе съществена роля в ефекта, причинен от действието на висока температура при Aspergillus niger. Третирането води до повишаване на цианид-резистентното дишане, генериране на СОР, съответстващо акумулиране на резервни въглехидрати (трехалоза и гликоген), повишаване съдържанието на протеиновите карбонилни деривати, и активирането на антиоксидантната ензимна защита. Резултатите от тези изследвания могат да бъдат използвани за контролиране на ферментацията и патогенността.
Метаболитна адаптация към ниски температури. Антарктика и животът на филаментозните гъби в екстремни местообитания също са обект на интерес на нашата изследователска група. Проучванията доказват, че ефектът на ниските температури върху клетъчния отговор на антарктически гъби е съизмерим с този на щамове, изолирани от умерени географски ширини. Установено е, че при рязко снижаване на температурата, моделните щамове отговарят с промени в морфологията, физиологията и метаболизма, позволяващи им да оцелеят в екстремни условия. Доказана е синтеза на температурно-чувствителни ензими. В сравнение с умерените мезофилни щамове, антарктически гъби (психрофилни и мезофилни) демонстрират адаптации, които им позволяват да преживеят в условия на ниско-температурен стрес.
Стрес, причинен от имобилизиране. Нашите резултати ясно показват, че имобилизирането влияе на физиологичното поведение на гъбните клетки. Имобилизирани клетки на A. niger показват значително увеличение в активността на ключови ензими на гликолитичния метаболитен път, пентозния шънт, и цикълът на трикарбоновите киселини в сравнение с култури от свободни клетки. Нещо повече, имобилизирането предизвиква засилена синтеза на антиоксидантни ензими, които показва връзката между състоянието на имобилизиране и оксидативния стрес.
- Използване на гъбите за продукция на значими биологично-активни вещества
Изолирани и охарактеризирани са оригинални щамове гъби-продуценти на биологично-активни вещества.. Групата има висока квалификация в разработването на лабораторни методи за продукцията на извън- и вътреклетъчни ензими.
Разработена е високо-ефективна технология за биосинтез на природно гликозилирана Cu/Zn-SOD от фунгален щам Humicola lutea 103 (HLSOD). Новият ензим притежава много по-висока фармакологична активност, отколкото не-гликозилираните ензими. HLSOD е напълно охарактеризирана и прилагана на модели in vivo за демонстриране на нейния протективен ефект срещу Миелоиден тумор на Графи при хамстери и грипна вирусна инфекция. Освен това антиоксидантният ензим подобрява фертилността на сперматозоиди от коч и бик при добавянето му по време на съхранение и криоконсервация.
Ново направление в нашата работа са физиологични и биохимични изследвания на биосинтеза и регулация на активността на значими температурно-чувствителни ензими от психрофилни и психротрофни гъби, взети от наличната колекция с Антарктически щамове. Разработена е ефективна технология за биосинтез и пречистване на температурно-чувствителна Cu/Zn-СOД от антарктически фунгален щам Aspergillus glaucus. За повишаване на добива от ензима е използвана ферментационна стратегия, базирана на ефекта от ниско-температурния стрес. Получен е пречистен препарат с активност 4000 Ед/мг белтък (сравнима и дори по-висока от тази на търговски препарати). Детайлно са охарактеризирани свойствата на новия ензим с помощта на ESI-Q-TOF и ICP спектрофотометрия, DLS, диференциална сканираща микроскопия: молекулната маса 15.8 kDa, съдържанието на метални йони, температура на топене, висока степен на хомоложност с тази на мезофилни Cu/Zn-СOД-и. и др.
- Биоразграждане на природни и синтетични полимери от гъби
Базирайки се на настоящите познания върху морфологията и биохимията на филаментозните гъби, както и професионалния опит в това направление, са разработени методи за предпазване на природни полимери от биоразграждане с участието на гъби.
| ТЕКУЩИ ПРОЕКТИ: |
Финансирани от национални източници
- Каталаза от антарктически гъби: роля в антиоксидантната защита, локализация, регулация и свойства с ръководител доц. Екатерина Крумова, продължителност 2016-2019 г., източник на финансиране –ФНИ, МОН.
- Роля на амарилисовите алкалоиди във взаимоотношенията ендофит-гостоприемник с ръководител проф. Страхил Берков, продължителност 2016-2019 г., източник на финансиране –ФНИ, МОН.
- Протеомен анализ на нови природни пептиди с антибактериална и противогъбична активност, изолирани от охлюв Cornu aspersum с ръководител проф. Павлинка Долашка, продължителност 2016-2019 г., източник на финансиране –ФНИ, МОН.
- Изследване на биоразнообразието на мицети в скални рисунки от пещера Магурата с ръководител проф. Мария Ангелова, продължителност 2016-2017 г, източник на финансиране – Министерство на културата.
- Нови екотехнологии за биодеградация на органични отпадъци с получаване на водород и метан, Базова организация – ИМикБ, БАН, Научен ръководител – доц. д-р Иван Симеонов, продължителност 2014-2017 г., източник на финансиране –ФНИ, МОН.
Проекти по двустранно сътрудничество
- Биотехнологично получаване на температурно-чувствителни ензими от гъби, (д-р Солвейг Тоси, University of Pavia, Italy), ръководител проф. Мария Ангелова, продължителност 2013 – 2015 г.
- Гъбите като източник на лигнолитични ензими: получаване и възможни приложения. (д-р Елена Савино, University of Pavia, Italy), ръководител доц. Екатерина Крумова, продължителност 2015 – 2018 г.
Финансирани от международни източници
- Лактобацили-Китай Изолиране, идентификация и характеризиране на щамове Lactobacillus, изолирани от домашни български ферментирали млечни продукти, Научен ръководител – доц. д-р Пенка Петрова.
Проекти по ЕБР
- Проучване на физиолого-биохимичните и еколого-ценотическите особености на микромицети, резистентни към стресовото въздействие с тежки метали,
Ръководител проф. Мария Ангелова, дбн
Колаборатор : Виталий Гришко, PhD, Украинска академия на науките, Botanical Garden, duration 2013-2016 г
- Получаване на модифицирани полимери с антимикробно действие на базата на активни субстанции, продуцирани от щамове Streptomyces и тяхното използване за консервация и реставрация на стенописи от антични египетски гробници.
Ръководител проф. Мария Ангелова, дбн
Колаборатор: М. Фарук, PhD, Zagazig University, Faculty of Science, Botany Department, Egypt, duration 2013-2016 г
| ПУБЛИКАЦИИ: |
- Kostadinova, N., Tosi, S., Spassova, B., Angelova, M. Comparison of the oxidative stress response of two antarctic fungi to different growth temperatures. Polish Polar Research, Vol. 3, 2017 (in press)
- Miteva-Staleva, J., Krumova, E., Vassilev, S., Angelova, M. Cold-stress response during stationary growth phase of Antarctic and temperate Penicillium Microbiology UK, 2017 (in press)
- Krumova, E., Kostadinova, N., Abrashev, R., Miteva-Staleva, J., Spassova, B., Angelova, M. Antarctic fungal strategies for overcoming cold stress. Microbiology for a better health and industry, 2017, ISBN:978-954-92882-2-3
- Abrashev, , Feller, G., Kostadinova, N., Krumova, E., Alexieva, Z., Gerginova, M., Spasova, B., Miteva-Staleva, J., Vassilev, S., Angelova, M. Production, purification and characterization of a novel cold -active superoxide dismutase from the antarctic fungus Aspergillus glaucus. Fungal Biology. 120, 2016, 679-689.
- Krumova, E., Kostadinova, N., Miteva-Staleva, J., Grishko, V., Angelova, M. Cellular response to Cu- and Zn-induced oxidative stress in Aspergillus fumigatus isolated from polluted soils in Bulgaria, CLEAN, Soil Air Water, 44, 2016, 657-666.
- Savino, E., Girometta, C., Miteva-Staleva, J., Kostadinova, A., Krumova, Wood Decay Macrofungi: Strain Collection and Studies about Antioxidant Properties. Compt. rend. Acad. bulg. Sci., 69, 6, 2016, 747-755.
- Abrashev, , Krumova, E., Kostadinova, N., Miteva-Staleva, J., Spasova, B., Angelova, M. Improvement of superoxide dismutase production by heat shock treatment of Aspergillus niger 26. Compt. rend. Acad. bulg. Sci., 68, 11, 2015, 1379-1386.
- Abrashev, R., Stoitsova, S., Krumova, E., Pashova, S., Paunova-Krasteva, T., Vassilev, S., Dolashka-Angelova, P., Angelova, M. Temperature-stress tolerance of the fungal strain Aspergillus niger 26: physiological and ultrastructural changes. World Journal of Microbiology and Biotechnol 4, 30, 5, 2013,1661-1668.
- Krumova E., Abrashev R., Miteva-Staleva J., Pashova S., Angelova M. Regulation of superoxide dismutase synthesis in Humicola lutea cells under Cu2+ stress conditions. Comptes rendus de l’Acad´emie bulgare des Sciences, Ren. ‘Acad. Bulg. Sc., 66, 2013, 525-532.
- Krumova E., Stoitsova S., Paunova-Krasteva T., Pashova S., Angelova M. Copper stress and filamentous fungus Humicola lutea 103 — ultrastructural changes and activities of key metabolic enzymes. Can. J. Microbiol., 2012, 58(12), 1335-1343