ДЕПАРТАМЕНТ МИКОЛОГИЯ

 

Ръководител: Доц. д-р Екатерина Крумова
Тел.: +359 2 979 31 26
E-mail: ekrumova@abv.bg
Допълнителна информация    

 

 

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:

 

1. 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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