„Биоразнообразие и синтетичен потенциал на термофилни микроорганизми от български горещи извори” за присъждане на научната степен „доктор на науките”



Дата11.01.2018
Размер158.96 Kb.
#44683

Page |


РЕЦЕНЗИЯ

На дисертационен труд на доц. д-р Маргарита Стоянова Камбурова на тема „Биоразнообразие и синтетичен потенциал на термофилни микроорганизми от български горещи извори”

за присъждане на научната степен

доктор на науките”

по научната специалност „Микробиология” код 01.06.12.

От проф. дбн Яна Илиева Топалова,

Биологически факултет на СУ ”Св. Климент Охридски”


  1. Актуалност на проблема

Десертационният труд е фокусиран върху силна комбинация от актуални за съвременната наука и практика проблеми – 1/ разшифроването на микробното разнообразие на хабитати с екстремални условия в термални български извори; 2/ изолиране и охарактеризиране на нови микробни видове с ценен биосинтетичен потенциал относно екстрацелуларни ензими и екзополизахариди; 3/ оптимизация на продукцията и изолирането на ценните за биотехнологичната практика продукти.

Така представената комбинация от проблеми, изследователски подходи и резултати е изключително съвременна и навременна – точно в момента, когато се изисква ускорено развитие на биоикономиката на база съвременните биотехнологии и стимулирането на иновациите в белите технологии/Стратегия на ЕС за Иновации и Биоикономика от 2013 г/. Макар разработката да има сериозна история – около 20 годишни изследвания като цяло, нейната ценност е, че тя е готова и се появява за да срещне най-новите приоритети на икономиката в т. ч. Биоикономиката.

От тази гледна точка авторът е проявил далновидност, научен нюх и разбира се намирам, че има своя голям шанс за внедряване в практиката и комерсиализация на получените резултати. Като имам предвид острата нужда от екстрацелуларни ензими и полизахариди за хранителните, фармацевтичните и екологичните биотехнологии и производства считам, че дисертационният труд има голям приложен икономически, социален и екологичен потенциал. Точно така си представям и ролята на една голяма докторска дисертация, не самоцелно иновационна, а отговаряща на икономическите приоритети на съвременността.


  1. Оценка на замисъла и общата структура на дисертационния труд

Замисълът, общата структура и композицията на дисертационния труд на пръв поглед отговаря на традиционните изисквания за подобен род трудове. При по-внимателен прочит обаче,се виждат специално и майсторски вплетенитенаучно-изследователски и дискусионни линии, които разкриват последователно резултати, получени с богат арсенал от методи, всички те групирани на няколко равнища: 1/ Детайлно охарактеризиране, индивидуално и в сравнителен план на микробното биоразнообразие на три термални извора в България; 2/ Идентифициране на бактериални типове и кандидаттипове термофилни бактерии, с пълната идентификация на непознати археални групи; 3/ Характеристика на филогенетичното разнообразие на изолираните нови култивируеми видове- бактерии; 4/ Създаване на лабораторни технологии за биосинтеза на важни за практиката хидролази и екзополизахариди в условия позволяващи контролирана висока, ефективна и стабилна синтеза и активност на целевите продукти.Тези четири линии следват една след друга и изграждат лесно възприемащ се труд с композиция, подходяща да бъде адаптирана към бъдеща монография.

При по-тривиален поглед на труда може да се обобщи – изложен е на 287 стр. /стандартни/ и съдържа – съкращения – 2 стр., увод – 2- стр., литературен обзор – 58 стр., цел и задачи – 1 стр., материали и методи – 13 стр., резултати и обсъждане – 146 стр., заключение – 6 стр., изводи – 2 стр., приноси – 2 стр., литературен списък, състоящ се от 508 автора, всички на латиница, представени са и 23 публикации – основа на дисертационния труд с общ импакт фактор – 28,734.



  1. Оценка на литературния обзор и поставените цели и задачи

Уводът е целенасочен, а литературният обзор е изчерпателен, написан с вещина, разбираемо.Тойутвърждава изключително високата информираност и компетентност на автора по разработваната тематика. Без да се спирам в детайли на съдържателната му същност, съвсем заслужено трябва да се подчертаят следните негови особености: 1/ изграден е съвременния принцип на научния мениджмънт –очертава накратко широкия кръг проблеми, които засягат разискваната тематика от една страна и разшифрова ключовите акценти и детайли, които са съществени за напълно изясняване на получените резултати от друга; 2/ Изграден е на базата на критическото преосмисляне на най-съвременните литературни източници – около 65% от авторите са от последните 10 години, а около 30% през последните 5 години; 3/ Повечето от литературните източници са с интердисциплинарен характер, но ако ги разгледаме по профили може да очертаем следната картина – около 40 % от авторите засягат биотехнологичната синтеза на ензими и екзополизахариди и около 60% дискутират молекулните подходи и резултати по характеризиране на микробното разнообразие и евентуалните бъдещи некултивируеми продуценти с потенциал за генна експресия.Тази структура на използваните литературни източници безапелационно поставя заявка за силна научна разработка с научен и приложен резултат. Всичко това се очертава в ясно поставената цел и базираните на нея 10 задачи. Те сами по себе си са ясни, конкретни, измерими, последователно надграждащи се, съответстват на научното, методическото и творческото съзряване на автора, свързани са с неговото интелектуално и мениджърско израстване от индивидуален изследовател към партньор в научните изследвания до ръководител и вдъхновител на други изследователи и по-мащабни проекти. В двуполюсната цел прозира двумодулната структура на дисертацията – 1/ проучване на микробното разнообразие и 2/изследване насинтетичния потенциал на термофилни бактериални съобщества и възможностите за развиване на този потенциал чрез характеристика на култивируеми продуценти на есктрацелуларни хидролазни въглехидрат- и липид- разграждащи ензими и полизахариди.

В тази втора част разбира се ключово силен момент са лабораторните разработки на технологии за биосинтез, изолиране, пречистване и характеристика на горепосочените ценни продукти на биотехнологиите. Такива комплесни цел и задачи могат да бъдат изпълнени с целево подбран, съвременен методичен арсенал, който е друг силен и решаващ елемент на дисертационния труд.



  1. Оценка на приложения методичен арсенал

Използваният в дисертационния труд методичен арсенал е подбран адекватно за изпълнение на целта и задачите, комплексен, богат, разнообразен, комбинация от молекулно-диагностични методи за оценка на биоразнообразието, разнообразни култивационни техники, приложими в биосинтетичната биотехнология, методи за изолиране, характеристика на ензими и полизахариди. Най-общо изброени методите са – изолиране на микробна ДНК, PCR-амплифициране на рРНК гени, АRDRA-анализ на клоновете на фракционните фрагменти, получени чрез нарязване на рРНК-гени. Разпределяне на клоновете в групи въз основа на рестрикционните им профили, конструиране на клонови библиотеки и депозиране в банките за база данни,BLAST анализ за сравнителнадиагностика на секвенциите и идентифициране на филогенетичните съседи. С компютърна програма МЕГА 4 са идентифицирани филогенетичните позиции на изолираните секвенции. Широк методичен арсенал от малко по-тривиални методи е приложен за изолиране и характеризиране на култивируеми термофилни аеробни микроорганизми- продуценти на ензими и екзополизахариди. Силен комплекс от методи е приложен и при създаването на лабораторни технологии за регулирана и оптимизирана продукция на хидролази и изолиране и характеризиране на целевите биотехнологични продукти – разнообразни култивационни техники, оптимизиране на параметрите за максимална продукция и активност, методи за пречистване и характеристика на термостабилните ензими и екзополизахариди и запазване на активността и нативността на биопродуктите.

Така изброен в комплекс този методичен арсенал може да бъде оценен като богат и интердисциплинарен, адекватен на целите, дозиран и съвременен, в него ясно личи израстването и научното развитие на д-р Камбурова. Има и още нещо, което макар и да не е описано директно в раздела М&М, то прозира във всички компоненти на дисертационния труд. Авторът е овладял и приложил ключови подходи в стратегическия и оперативния научен мениджмънт – правилно е поставял и преследвал цели, в близо двадесет годишен период е планирал изследванията, резултатите и публикационната дейност по факторите – време, ресурси, материално-техническа база, екип, вграждане в екип, включване и обучение на млади изследователи, изграждане, надграждане и усъвършенстване на добрите лабораторни практики в ИМ-БАН и в други чуждестрании интитуции. Всичко това много ясно личи от авторските екипи на научните публикации, върху които е изграден дисертационния труд.

Към този раздел имам и някои бележки и предложения, които биха допринесли за бъдещото прецизиране на изследователските практики. Добре би било да се обърне внимание на описание на статистическите методи за обработка и интервалите на достоверност по Стюдент и Фишер.Пробовземането също би могло да бъде описано по-подробно като точно място, време, количества на компонентите на смесените проби – вода, седимент, цитирам – почва, кал и водораслови суспензии. Добре би било да има и визулизация на работната фипотеза на дисертационния труд. Дименсиите във фигурите за ензимната активност не са по системата SI, на места се говори за ензимна синтеза, но смислово и терминологично става дума за ензимна активност.

Тези неточности, разбира се на фона мащабното изследване и значимостта на големия обем научно-приложни резултати са само потвърждение на това, че винаги акцентът трябва да се слага върху главното и ключовото. В конкретния случай то е, че са получени научни резултати с големи и неопровержими научно-приложни приноси.



  1. Оценка на резултатите, обсъждането и тяхната обвързаност

Резултатите съдържателно и като структура на дисертацията са групирани в четири основни раздела: 1/ Изследване на микробното разнообразие в бългаски горещи извори, проучено чрез 16S pPНК гени; 2/ Разнообразие и синтетичен потенциал на култивируеми термофилни бактерии от групата на Bacillusи Bacillus – подобните родове; 3/ Синтетичен потенциал на култивируеми термофилни бактерии, изолирани от български горещи извори; 4/ Синтеза на екзополизахариди от термофилни бактерии.

Още от това описание ясно личи, че резултатите могат да се характеризират като –изключително обемни, разнообразни, целенасочени и фокусирани в целта, логически обвързани с успешната стратегия, възприта в дисертацията – от мащабното и сравнително изследване на микробното разнообразие на неизследвани хабитати с екстремални условия към изолиране, охарактеризиране на ценни продуценти и продукти на приложната биотехнология.

Следващата степен на задълбочаване и увеличаване на научно-приложния акцент е изолиране и охарактеризиране на ценните продукти – ензими и полизахариди и създаване на лабораторни технологии за тяхното получаване и пречистване. Тази последователност в изследванията и създаването на научни и научно-приложни продукти е в унисон с класическия микробиологичен път на изследване и получаване на ценни биотехнологични продукти, но надграден и обогатен в светлината на най-съвременните научни тенденции – търсене на уникални гени в хабитати с екстремални условия, търсене на ензими и полизахариди с уникални свойства – активност при температури, които осигуряват ливеридж и увеличаване на ефективността и специализирано управление на ключови процеси в медицината, хранително-вкусовата промишленост и пречистването на замърсени води.

Резултатите са богато илюстрирани от 49 таблици и 89 фигури, повечето от които са сложни, съставени от няколко други. Прави впечатление и логичността, разбираемостта ичетимостта на тяхното излагане, което само показва, че авторът е изключително опитен в излагането и обяснението на научни факти и обощение на научни резултати. Накрая разделът завършва със заключение, което обобщава всички научни резултати и им предава още една различна от вече представената насока на изясняване и сравнение.

Направена е и още една степен на обобщаване на резултатите чрез формиране на 16 извода, групирани в три модула, чието съдържание напълно съответства на получените резултати и най-общо може да се представи по следния начин:

1/ Културално независими проучвания на микробното разнообразие в български извори: В проучените два извора в Рупите е установено необичайно високо бактериално разнообразие с голям бройфилотипове, като са идентифицирани представителина всички валидно признати бактериални типове термофилни бактерии и два Кандидат типа. Археалното разнообразие в двата извора на Рупите и този в село Варвара е високо – от пет типа археи са идентифицирани четири. Идентифицирани са и непознати археални групи - Rupi Archeoglobales Group (RAG) в изворите от Рупите и Нot Spring Sediment (HSS) в извор Варвара.

2/ Филогенетичната принадлежност на култивируеми карбохидразни продуценти в горещи български извори извори показва присъствие на пет рода от групатаBacillus sensu lato (Anoxybacillus, Aeribacillus, Geobacillus, Bacillus и Brevibacillus) от общо познати 11 термофилни рода в тази група.От български горещи извори са изолирани два нови бактериални вида:Аnoxybacillus rupiensis (изолиран от извор в Рупите) и A. bogrovensis (изолиран отизвор в с. Долни Богров). Те са признати от International Committee on Systematicsof Prokaryotes и са включени в последното издание на Bergey’s Manual ofSystematic Bacteriology. Наблюдаван е уникален липиден профил на двата новоизолирани вида. От А.rupiensis са екстрахирани непознати преди полярни липиди, отнесени към амино-глюкозил фосфатидил глицеролите и кардиолипините. За първи път са идентифицирани представители на класа плазмалогени във факултативен анаероб, какъвто е А. bogrovensis.

3/Третата група изводи засягабиосинтезата на термостабилни ензими и екзополизахариди от термофилни бацили. Изолиран е термофилен продуцент на гелан лиаза, Geobacillus stearothermophilus. При непрекъснато култивиране на щама е постигната 10 пъти по-висока ензимна активност. Гелан лиазата от този щам е активна при температура, по-висока от необходимата за разтваряне на гелана. Изолиран е и термoфилен продуцент на екстрацелуларна ксиланаза. В ко-процес с екзоензим от хипертермална архея е постигната 63.6% степен на хидролизира на буковия ксилан за 4 ч. до почти чиста ксилоза. Изолираният термофилен бактериален продуцент на термостабилна инулиназа синтезира екстрацелуларен ензим в кратък ферментационен процес (4 ч.). Непрекъснатият процес на хидролиза на пулулан в колонен биореактор с имобилизирана термостабилна пулуланаза се характеризира с висока ефективност и стабилност на процеса. При имобилизиране на клетките на пулуланазния продуцент в полиакриламиден гел е установена над четири пъти по-висока активност от тази на контролата. Изолирана е бактериална липаза, превъзхождаща останалите термофилни липази по своята термостабилност и по много широкия рН диапазон, в който запазва своята активност. Тя е стабилна към действието на различни разтворители,инхибитори и метални соли. Изолиран е бактериален термофилен високо продуктивен продуцент на екзополизахариди, Geobacillus tepidamans V264. Синтезираният биополимер се характеризира с ценни биотехнологични свойства високо молекулно тегло, висока термостабилност и биологична активност - увеличава леталната доза на цитотоксични съединения повече от 12 пъти.



  1. Оценка на научните и научно-приложните приноси

В края на дисертационния труд са изведени 18 приноса, които са групирани в раздели – приноси с фундаментален и приноси с научно-приложен характер.Приносите са логически обвързани със съдържанието и изложените резултати и аз напълно ги приемам. Според моята оценка те са значими и убедено мога да кажа, че с тази си разработка, както и с цялостната си методична, научно-изследователска самостоятелна и екипна работа д-р Камбурова е оставила значим отпечатък в микробиологичната наука и практика в национален и в световен мащаб. Тази моя оценка се потвърждава от силната съдържателна част на приносите на комплекса – дисертационен труд + публикации, върхукоито е конструиран.

Приноси с фундаментален характер на оценявания труд:

1/ За първи път е характеризирано бактериалното и археално разнообразие вбългарски горещи извори и е определена структурата на микробните съобщества.2/ В българските горещи извори е идентифицирано присъствие на представители нанепознати бактериални и археални групи. 3/ Установено е необичайно високо филогенетично разнообразие на култивируемиродове от групата на термофилните бацили.4/ Описани са два нови биологични вида.5/ Идентифицирано е присъствието на непознати групи липиди в термофилните бактерии. 6/ Направен е принос в утвърждаването на т.н.“космополитна хипотеза”, приемаща, че някои видове са универсалноразпространени във Вселената, а други са характерни само за дадения географскирайон.



Приноси с научно-приложен характер:

7/ Създадена е единствената в страната колекция от термофилни бактериалнищамове, продуценти на ензими и екзополизахариди, обхващаща над 400 щама.8/ Разработени са лабораторни технологии за продукция на редица термостабилниензими (гелан лиаза, ксиланаза, инулиназа, липаза). 9/ Изолирани са продуценти на ензими, разграждащи компонентите налигноцелулозната биомаса (целулоза, арабинан, арабиноксилан, галактоманан,галактан, β-глюкан и ксилоглюкан), като за някои от ензимите тези данни са съобщени за първи път.10/ Разработени са оригинални схеми за пречистване на ензимите доелектрофоретично хомогенно състояние, при чието приложение се получавамаксимален добив.11/ Оригинален принос е разкриването на необичайните свойства на синтезиранитеензими, сред които от особено значение е тяхната термостабилност. Повечето отпроучваните ензими са сред първите съобщени термофилни ензими в съответнитегрупи.12/ Разработени са оригинални схеми за имобилизация на ензимите и клеткитепродуценти, които позволяват многократното или непрекъснато използване набиокатализаторите без намаление на ензимната активност при неколкократноувеличение на специфичната ензимна активност в културалната течност всравнение със свободните клетки.13/ За първи път е изолиран термофилен продуцент на гелан лиаза.14/ Оригинален принос е изолирането на единствената позната досега термостабилнагелан лиаза, с която могат да се модифицират свойствата на все по-широкоизползвания в хранително вкусовата промишленост полизахарид гелан.15/ Необичайно високата термостабилност на ксиланазата позволи участието наензима в ефективен ко-процес на хидролиза на ксилана. Процесът на превръщанена ксилана до почти чист евтин монозахарид с участието на изолираната от настермостабилна ксиланаза е от огромно значение за производството на биоетанол,биогорива и химикали от растителна биомаса.16/ Изолираният продуцент на термостабилна инулиназа синтезира ензима вколичества, сравними с мезофилните бактерии.17/ Изолираната и характеризирана от нас термостабилна липаза е сред първитесъобщени термостабилни липази. Активността й при температура, подходяща заразтваряне на мазнините и активността й в присъствие на органичниразтворители определя нейния потенциал за използване в редица отрасли,свързани с отстраняване или трансформация на мазнини – при производството наструктурни храни, в детергентите, кожарството.18/ Характеризиран е нов екзополизахарид, чиито свойства го правят ценен зафармацевтичната индустрия.



  1. Статии по дисертационния труд и автореферат

По дисертационния труд са публикувани 23 научни труда – 22 от тях са в престижни международни списания с IF, а една е в монография на чуждестранно издателство. Общият IF на научните трудове е 28,734. Тези научни трудове са цитирани общо 210 пъти като почти всички цитати са в международни списания и в списания с IF. Всичко това утвърждава, че д-р Камбурова е утвърден и получил популярност и научен престиж изследовател.

Авторефератът е изготвен съобразно всички правила на научната публицистика и добрите научни практики. Той отразява накратко, но с всички основни елементи получените и обсъдени резултати в докторската дисертация.



  1. Критични бележки и препоръки

Като се запознах подробно с предварителните рецензии на известните наши учени – проф. Ангелова и проф. Грудева, със задоволство установих, че авторът на дисертационния труд е преработил първата му версия и се е съобразил с основните забележки, отправени по време на вътрешната защита и състоялата се дискусия. Все пак и аз имам някои предложения, които по-скоро отправям към бъдещата работа на д-р Камбурова. Част от тях вече бяха посочени в раздела „Материали и методи“. Тук бих прибавила следното: Добре би било да се посочат и уеднаквят дименсиите за изразяване на ензимната активност – Е/л и Е/мл и да се отразят по ензимната класификация като специфична ензимна активност на мг белтък. Аз лично считам, че е по-добре да се използват мерните единици по системата SI вместо да се побългаряват.

Моята препоръка е да се оформи труда като монографичен и да се издаде. Като преподавател, ръководител на докторанти и дипломанти, считам, че в този вариант той би бил изключително полезен в подготовката на бъдещите специалисти, работещи с областта на бактериалното разнообразие на природни хабитати и при приложение на алгоритми за изолиране, охарактеризиране на продуценти на ценни от биотехнологична позиция ензими и др. метаболити.



  1. Съответствие на докторската дисертация и на придобитата компетентност с изискванията на ЗРАСРБ и Правилника за неговото приложение и Правилника на ИМ на БАН

При сравнение на приетите изисквания за наукометричните показатели за придобиване на научната степен „доктор на науките“според правилника на ИМ-БАН става ясно, че представените от д-р Камбурова научни продукти напълно отговарят и дори надхвърлят изискванията по цифрови данни. Виж по-долу сравнителната таблица.

Що се отнася обаче за оценката и качествата на дисертационния труд трябва да подчертая убедено, че неговите достойнства са многобройни и далеч доминират над цифровата информация.



Критерий

Изисквания според правилника на ИМикБ-БАН

Параметри на дисертационния труд на

д-р Камбурова

Статии в списания с IF

20 бр.

23 бр.

Общ IF на статиите

25

28,734

Брой цитирания на статиите

150 бр.

210 бр.

В рамките на редица научно-изследователски проекти са получени, обработени, публикувани, обобщени, критично преосмислени, фокусирани върху значима фундаментална и научно-приложна основа многобройни експериментални резултати. Те са обсъдени компетентно, с вещина и в сравнение с най-съвременни литературни източници. Предложена е научна стратегия, организация, добри лабораторни и добри изследователски практики, които са дали възможност да се изгради и предложи ценен за науката и практиката дисертационен труд. В хода на неговата изработка са обучени редица млади изследователи, част от които произхождат и от магистърската програма, която аз ръководя – Екологична биотехнология. Направени са значими за науката приноси. Още по-ценното е, че са получени продукти и създадени лабораторни технологии на биосинтез и изолиране и пречистване на ценните за практиката екстрацелуларни ензими и екзополизахариди. Тези технологии са готови за патентоване и комерсиализация. Това е една от най-съвременните тенденции и изисквания при развитието на БИОИКОНОМИКАТА. Всички продукти са с потенциал за приложение в хранително-вкусовата промишленост, фармацевтиката и екологичните биотехнологии. Алгоритъмът за изучаването на микробното разнообразие на природни хабитати с молекулни техники може да се използва като модел и да мултиплицира и е стабилна основа за адаптация към други специфични хабитати.

Не мога да отмина и това, че трудът е написан на изискан научен стил, дискусията и представянето на резултатите е убедително, подредено, с класа.

Познавам д-р Камбурова от студентските години, когато заедно завършихме специализация „Обща и промишлена микробиология“ на СУ „Св. Климент Охридски“. Огромното любопитство, дисциплинираност, силната мотивация, която тя притежаваше в студентските години, сега виждам че в този труд се е трансформирала в научна компетентност, изследователска зрялост, притежание и многократна реализация на модерен комплексен методичен арсенал, добри научни лабораторни и организаторски практики, способност да работи в екип, да го оглавява и мотивира. И макар да рецензирам научния продукт, а не качествата на неговия автор, считам, че в този случай те са неразривно свързани и еднакво ценни за бъдещата научна и изследователска практика в национален и в международен мащаб.


  1. Заключениие

На база на гореказаното и основно като взема под внимание качествата на дисертационния труд, съпътстващите го научни продукти и качествата на неговия автор доц. д-р Маргарита Камбурова и въз основата на ЗРАСРБ и Правилника за неговото приложение убедено препоръчвам на Научното жури да присъди на д-р Камбурова научната степен „Доктор на науките“ по научната специалност „Микробиология“, код 01.06.12.

30.11.2013 г. Рецензент:



Проф. дбн Яна Топалова
Каталог: IMB%20web%20page -> pzrasrb -> Profesor -> Kamburova
pzrasrb -> Конкурс за доцент по профeсионално направление Биологически науки, специалност 01. 06. 12. Микробиология, обявен от Института по микробиология при бан в дв, бр. 21 от 01. 03. 2013 г
pzrasrb -> Лекция на shoot тип линии Leucojum aestivum
pzrasrb -> Асистент Иван Георгиев Иванов, докторант в Института по микробиология „Стефан Ангелов”
pzrasrb -> Председателя на Научното жури определено със заповед
pzrasrb -> На статиите на д-р Милка Милчева Милева, представени при кандидатстване за хабилитация I. Публикации, свързани с дисертационната
pzrasrb -> Чл кор проф д-р Мила Власковска, дф., дмн., Университетската
Kamburova -> На дисертационния труд
Kamburova -> „Разнообразие и синтетичен потенциал на термофилни микроорганизми


Сподели с приятели:




©obuch.info 2022
отнасят до администрацията

    Начална страница