Лаборатория за адаптация на микроорганизми
Лабораторията е създадена през 2008г. В лабораторията се изследват механизмите на устойчивост на гъбички, дрожди и бактерии към стрес. Състав на лабораторията: 1 гл.н.с.; 2 водещи изследователи; 2 старши изследователи, 2 изследователи, 3 младши изследователи, 1 инженер, 1 изследователски лаборант.
В естествените екосистеми микроорганизмите са постоянно изложени на неблагоприятни фактори на околната среда. Оцеляването и конкурентоспособността по отношение на други видове се осигурява чрез "стартирането" на специални механизми, чието действие може да включва синтеза на ензими, както и защитни или сигнални метаболити.
Изследването на адаптивните механизми при микроорганизмите е особено важно, тъй като именно при стресови условия те са способни да извършват важни за човека процеси като детоксикация на вредни съединения, синтез на антибиотици, токсини, пигменти и др.
1. При изучаване на адаптацията на гъби от родовете Fusarium, Trichoderma и дрожди Yarrowia lipolytica беше показано, че една от целите на стресовите фактори е дихателната верига, увреждането на която пряко или косвено води до образуването на реактивни кислородни видове, намаляване на вътреклетъчното съдържание на АТФ и сАМР. Намаляването на концентрацията на cAMP като отрицателен транскрипционен фактор при гъбите води до активиране на защитните механизми.
2. С помощта на инхибиторен анализ беше установено, че един от компонентите на сложния адаптивен отговор е "включването" на алтернативен път на пренос на електрони - цианид-устойчива оксидаза. Основната функция на алтернативната оксидаза е да поддържа окислителната активност на клетките и да запази способността за синтез на АТФ в първата точка на конюгация на ниво ендогенна NADH дехидрогеназа.
3. Инсталиранче като реакция на стрес в клетките на гъбите и дрождите се наблюдава едновременно повишаване на активността на антиоксидантните ензими (каталаза, супероксид дисмутаза, глюкозо-6-фосфат дехидрогеназа и глутатион редуктаза), както и промяна в ултраструктурната им организация. Показана е еднаквостта на клетъчния отговор на различни стресови фактори, което предполага неспецифичност на защитните механизми или наличие на общ център на тяхното активиране.
4. Доказано е, че стресовите ефекти (екстремни стойности на рН, липса на източници на въглерод, азот, фосфор в околната среда, действието на оксиданти, инхибитори на дишането или фитоалексини) провокират биосинтезата на фитотоксични пигменти с нафтохинонова природа от гъби от рода Fusarium.
6. Установен е механизмът на устойчивост на гъбата-продуцент към собствените нафтохинони. Високата биологична активност на нафтохиноните осигурява предимство на произвеждащите гъбички в конкуренцията с други организми в естествената среда.
7. Показано е, че гъбите реализират своя бисинтетичен потенциал при стресови условия: гъбите Trichoderma синтезират L-лизин-оксидаза, Y. lipolytica - NAD+-зависима алкохолдехидрогеназа и L-лактатоксидаза.
8. Изследват се физиологичните аспекти на синтеза на L-лизиноксидаза от гъби от род Trichoderma. Охарактеризирани са неговите ензимни, антимикробни и антитуморни свойства. Разработена е технология (регламент) за получаване на ензима на лабораторно ниво. Стандартни ензимни проби се използват за създаване на ефективни схеми за лечение на тумори. Резултатите са защитени с патенти.
9. За по-пълно разбиране на биологичното действие на различни метаболити (включително ензими, пигменти), новкинетичният подход е векторен метод за представяне на ензимни реакции. Методът разширява възможностите за изследване на механизма на действие на метаболитите, включително способността да се контролират дихателните вериги на бактериите и митохондриите, да се определят местата на свързване и константите.
10. Изследвани са особеностите на организацията и функционирането на крайната метакрилатна редокс система в уникалната анаеробна делта-протеобактерия Geobacter sulfurreducens AM-1, растяща върху ацетат и метакрилат (токсично синтетично съединение) съответно като донор и акцептор на електрони. Заедно с Центъра за регулиране на генома (Барселона, Испания) беше секвениран пълен геном и бяха идентифицирани гени, кодиращи протеини на метакрилатната редокс система: флавин-съдържаща метакрилат редуктаза и тетрахем цитохром c.
11. По отношение на изясняването на молекулярните механизми на взаимодействие между растенията и микроорганизмите, използвайки примера на бактериалната асоциация на Bacillus firmus E3 и Klebsiella terrigena E6, е показана ролята на р-хидроксибензоената киселина и други фенолни съединения за стимулиране на азотната фиксация.
12. Уникални щамове на нодулни бактерии с повишена азотна фиксация бяха конструирани поради регулаторни мутации на глутамин синтетаза в Bradirizobium japonicum (соев симбионт) и допълнителен набор от nif гени в B. leguminozarum (грахов симбионт).
13. За първи път са изолирани и характеризирани млечнокисели бактерии от родовете Pediococcus, Leuconostoc, Weisella, Lactobacillus, солюбилизиращи неразтворими фосфати, свързани с растенията и почвената биота, което дава възможност за използването им за подобряване на почвеното плодородие. Нашата лаборатория си сътрудничи с лаборатории в Германия, Испания, Руския университет за приятелство на народите, Българския онкологичен център. Н.Н. Блохин RAMS.