Екстремофилни бактерии

1. 
   Разработвани научни проблеми:
   

Научната активност на лаборатория Екстремофилни бактерии е ориентирана към следните научни проблеми:

1. 
   Биоразнообразие на екстремофилните бактерии. Прилагането на молекулярния подход за характеризиране биоразнообразието в микробните популации променя основно представата ни за степента на познание на организмовия свят. България е богата на термални извори, представляващи естествени екосистеми за термофилните микроорганизми. Съчетаването на новите, култивационно-независими методологии с класическите микробиологични и биохимични подходи се използват за търсене на непознати микроорганизми, които трудно могат да бъдат отнесени към някоя от съществуващите филогенетични единици.
   
2. 
   Биосинтетични възможности на екстремофилните микроорганизми да синтезират биотехнологично ценни ензими. Екстремофилните микроорганизми са идентифицирани като индустриално важни заради продукцията на тврмостабилни ензими. Регулацията на ензимната синтеза е проучена в периодични и непрекъснати култури. Изолирани са продуценти на различни хидролази: α- и β-амилази, циклодекстрин глюканотрансфераза, глюкозидаза, пулуланаза, инулиназа, пектиназа, ксиланаза, липаза, протеаза, гелан лиаза и др.
   
3. 
   Пречистване и характеристика на термостабилни ензими. Създадени са оптимални схеми за пречистване на ензимите с максимален добив на чист ензим. Проучени са субстратната специфичност на ензимите, техните физико-химични параметри на действие, кинетичните константи на ензимни реакции, влиянието на различни инхибитори, детергенти и органични разтворители върху ензимната активност. Получените данни бяха сравнени със свойствата на описаните в литературата ензими с оглед на тяхното възможно биотехнологично приложение.
   
4. 
   Биосинтеза на екзополизахариди от екстремофилни микроорганизми – термофили и халофили. Необичайните метаболитни пътища на екстремофилните микроорганизми определят техния потенциал като продуценти на екзополизахариди (ЕПЗ) с нови и необичайни характеристики и функционални дейности при екстремни условия. Термофилините микроорганизми и техните ЕПЗ предлагат няколко биотехнологични предимства, като кратки ферментационни процеси и висока термостабилност на синтезираните ЕПЗ. Беше изолиран полизахарид с висока биологична активност – той увеличаваше леталната доза на аварола почти 20 пъти. Халофилите синтезираха високи нива полизахариди, които лесно образуваха стабилни емулсии. За разлика от мезофилните продуценти на ЕПЗ, много от които са патогенни, екстремофилните микроорганизми синтезират непатогенни продукти, подходящи за приложения в хранително-вкусовата, фармацевтичната и козметичната промишленост като емулгатори, стабилизатори, желиращи агенти, коагуланти, сгъстители и пълнители.
   

2. 
   Проекти, разработвани в лабораторията през последните десет години:
   

1. 
   Международни проекти
   

1. 
   Магнитна имобилизация на алкалофилни бацили за циклодекстрин глюкано-трансферазна продукция.
   

Двустранно сътрудничество между Българската академия на науките и Чешката академия на науките (2005-2007).

2. 
   Пречистване, характеристика и кристалографски анализ на термостабилна гелан лиаза, синтезирана от оригинално изолиран термофилен аеробен бактериален щам.
   

Ръководител на проекта за ИМ: Ст.н.с. II ст. M. Kaмбурова

Договор BG 16/2005 (2005-2007).

3. 
   Съвременни флуоресцентни сензори за детекция на oпасни агенти.
   

Ръководител за ИМ: Ст.н.с. II ст. M. Kaмбурова.

4. 
   NATO Collaborative Linkage Grant N.CBP.EAP.CLG.982437 (2006-2008). Production of exopolysaccharides from thermophilic bacteria, isolated from hot springs in Bulgaria and Italy.
   

Ръководител за ИМикБ: Ст.н.с. II ст. M. Kaмбурова.

2. 
   Български проекти
   

5. 
   Смесени бактериални популации, разграждащи хелатни агенти и техните метални комплекси – изолиране от български източници и идентификация.
   

Договор Б-1205/02, ФНИ, България (2002-2006).

6. 
   Изолиране на алкалофилни бацили от български термални извори и почви за продукция на термостабилна β-циклодекстрин глюканотрансфераза.
   

Договор Б-1521/05, ФНИ, България (2005-2008).

7. 
   Молекулярно характеризиране на филогенетичното разнообразие на бактерии в горещи извори, локализирани в района на Юго-източна България чрез 16S рДНК анализ.
   

Договор Б 1511/05, ФНИ, България (2005-2008).

8. 
   Региоспецифична синтеза на структурни липиди за хранителната промишленост и медицината, катализирана от имобилизирана липаза от B. stearothermophilus MC7
   

Договор Х-МУ 1501/05, ФНИ, България (2005-2007).

9. 
   Молекулярно характеризиране (чрез 16S рДНК) на филогенетичното ранообразие на микроорганизмите в български горещи извори от района на Велинград (Централна България). Изолиране на нови микробни ензими с биотехнологично значение.
   

Национална Програма Геномика 1-01/05, ФНИ, България (2005-2008).

10. 
    Метагеномен подход за идентификация и биосинтеза на кисела термостабилна α-амилаза от термофилни микроорганизми. Договор ДИД 02/24, ФНИ, България (2009-2013).
    

Ръководител за ИмикБ: Доц. М. Камбурова

11. 
    Биосинтеза на екзополизахариди от екстремофилни микроорганизми. Договор ДТК 02/46, ФНИ, България (2009-2013).
    

Ръководител за ИмикБ: Доц. М. Камбурова

12. 
    Биоразнообразие на халофилни микроорганизми, изолирани от български солени ниши и техния потенциал за синтеза на екзополизахариди. Договор ДФНИ 2-02/26 (2014-2016).
    

3. 
   Избрани публикации в международни списания за последните 10 години
   

1. 
   Vassileva, A., Beschkov, V., Ivanova, V., Tonkova, A. (2005). Continuous cyclodextrin glucanoransferase production by free and immobilized cells of Bacillus circulans ATCC 21783 in bioreactors. Process Biochem., 40, 3290-3295.
   
2. 
   Chernev, G., Samuneva, B., Djambaski, P., Salvado I.M., Fernandes, M.H., Kabaivanova, L. (2005). Silica Nanocomposites containing Polyacrylamide gel. Glass Technol. 46/2 p.175-178.
   
3. 
   Derekova, A., Sjoholm, C., Mandeva, R., Michailova, L., Kambourova, M. (2006). Biosynthesis of a thermostable gellan lyase by newly isolated and characterized strain of Geobacillus stearothermophilus 98. Extremophiles v. 10, No 4, 321-326.
   
4. 
   Kambourova, M., Mandeva, R., Fiume, I., Maurelli, L., Rossi, M., Morana, A. (2007). Hydrolysis of xylan at high temperature by co-action of the xylanase from Anoxybacillus flavithermus BC and the beta-xylosidase/alpha-arabinosidase from Sulfolobus solfataricus Oalpha. J. Appl. Microbiol. Vol. 102, issue 6, 102(6).
   
5. 
   Tonkova, A. (2006). Microbial starch converting enzymes of the α-amylase family. In: Microbial Biotechnology in Horticulture (Ray, R.C. and Ward, O.P., eds.), v. 1, pp.421-472. Sci Publ. Inc., Enfield, NH, USA.
   
6. 
   Kabaivanova, L., Dobreva, E., Emanuilova, E., Chernev, E., Samuneva, B., Solvado, I. (2006). Synthesis, structure and application of new hybrid nanomaterials for cell immobilization. Minerva Biotechnologica 18, 23-29.
   

7. Derekova, A., Sjøholm, C., Mandeva, R., Kambourova, M. (2007). Anoxybacillus rupiensis sp. nov., a novel thermophilic bacterium isolated from Rupi basin (Bulgaria). Extremophiles 11(4), 577-583.

8. 
   Chernev, G., Samuneva, B., Djambaski, P., Kabaivanova, L., Emanuilova, E., Miranda Salvado I. M., Fernandes, M.H.V., Wu, A. Synthesis and structure of new biomaterials containing chitosan. Physics and Chemistry of Glasses: European J. Glass Science and Technology, 2007, B48/3, 147-150.
   
9. 
   Kambourova, M., Mandeva, R., Fiume, I., Maurelli, L., Rossi, M., Morana, A. (2007). Hydrolysis of xylan at high temperature by co-action of the xylanase from Anoxybacillus flavithermus BC and the beta-xylosidase/alpha-arabinosidase from Sulfolobus solfataricus Oalpha. J. Appl. Microbiol. Vol. 102, issue 6, 1586 - 1593.
   
10. 
    Safarikova M., Atanasova N., Ivanova V., Weyda F., Tonkova A. (2007) Cyclodextrin glucanotransferase synthesis by semicontinuous cultivation of magnetic biocatalysts fron cells of Bacillus circulans ATCC 21783. Process Biochemistry, 42, 1454-1459.
    
11. 
    Guncheva, M., Zhiryakova, D., Radchenkova, N., Kambourova, M. (2007). Effect of nonionic detergents on the activity of a thermostable lipase from Bacillus stearothermophilus MC7. Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic 49 (1-4), pp. 88-91.
    

12. Atanassova, M., Derekova, A., Mandeva, R., Sjøholm, C., Kambourova, M. (2008). Anoxybacllus bogrovensis sp. nov., a novel thermophilic bacterium isolated from Dolni Bogrov’s hot spring, Bulgaria. Int. J. Syst. Evol. Microb. 58, 2330 – 2335.

13. Atanasova, N., Petrova, P., Ivanova, V., Yankov, D., Vassileva, A., Tonkova, A. (2008). Isolation of novel alkaliphilic Bacillus strains for cyclodextrin glucanotransferase production. Applied Biochemistry and Biotechnology 149, 155-167.

14. Derekova, A., Mandeva, R., Kambourova, M. (2008) Phylogenetic diversity of thermophilic carbohydrate degrading bacilli from Bulgarian hot springs. World J. Microbiol. Biotechnol. 24, 1697-1702.

15. 
    Kabaivanova, L., Emanuilova, E., Dimitrov, P., Engibarov, S., Boyadzhieva, I., Dobreva, E. (2008). Nitrile degradation by free and immobilized cells of the thermophile Bacillus sp. UG-5B, isolated from polluted industrial waters. World J. Microbiol. Biotechnol. 2, 2383–2388.
    
16. 
    Chernev, G., Samuneva, B., Djambaski, P., Kabaivanova, L., Emanuilova, E., Miranda Salvado, I.M., Wu, A. (2008). Synthesis and selected properties of silicate hybrids containing sepharose Advanced Materials Research 39-40, 53-56.
    
17. 
    Samuneva, B., Kabaivanova, L., Chernev, G., Djambaski, P., Kashchieva, E., Emanuilova, E., Miranda Salvado, I.M., (...), Wu, A. (2008). Sol-gel synthesis and structure of silica hybrid materials Journal of Sol-Gel Science and Technology 48, 73-79.
    
18. 
    Guncheva, M., Zhiryakova, D., Radchenkova, N., Kambourova, M. (2008). Acidolysis of Tripalmitin with Oleic Acid Catalyzed by a Newly Isolated Thermostable Lipase. J. Am. Oil Chem. Soc., 85, 129-132.
    
19. 
    Chernev, G., Samuneva, B., Djambaski, P., Kabaivanova, L., Emanuilova, E., Salvado, I.M.M., Fernandes, M.H.V., Wu, A. (2008). Synthesis and structure of new biomaterials containing silica and chitosan Physics and Chemistry of Glasses: European Journal of Glass Science and Technology Part B 49 , 11-14,.
    
20. 
    Samuneva, B., Djambaski, P., Kashchieva, E., Chernev, G., Kabaivanova, L., Emanuilova, E., Salvado, I.M.M., (...), Wu, A. (2008). Sol-gel synthesis and structure of silica hybrid biomaterials Journal of Non-Crystalline Solids 354, 733-740.
    
21. 
    Kambourova, M., Mandeva, R., Dimova, D., Poli, A., Nicolaus, B., Tommonaro, G. (2009) Production and characterization of a microbial glucan, synthesized by Geobacillus tepidamans V264 isolated from Bulgarian hot spring. Carbohydrate Polymers, 77(2), 338-343.
    
22. 
    Atanasova N., Kitayska Ts., Yankov D., Safarikova M., Tonkova A. (2009). Cyclodextrin glucanotransferase production by cell biocatalysts of alkaliphilic bacilli. Biochem. Eng. J. 46, 278-285.
    
23. 
    Guncheva, M., Zhiryakova, D., Radchenkova, N., Kambourova, M. (2009). Properties of immobilized lipase from Bacillus stearothermophilus MC7. Acidolysis of triolein with caprylic acid. World Journal of Microbiology and Biotechnology, 25(4), 727-731.
    
24. 
    Ivanova I, Atanassov I, Lyutskanova D, Stoilova-Disheva M, Dimitrova D, Tomova I, Derekova A, Radeva G, Buchvarova V, Kambourova M. (2011). High Archaea diversity in Varvara hot spring, Bulgaria. Journal of Basic Microbiology 51:163-172.
    
25. 
    Atanasova N., Kitayska Ts., Boyadzhieva I., Yankov D., Tonkova A. (2011). A novel cyclodextrin glucanotransferase from alkaliphilic Bacillus pseudalcaliphilus 20RF: purification and properties. Process Biochemistry 46:116-122
    
26. 
    Kitayska Ts., Petrova P., Ivanova V., Tonkova A. (2011). Purification and properties of a new thermostable cyclodextrin glucanotransferase from Bacillus pseudalcaliphilus 8SB. Applied Biochemistry and Biotechnology 165:1285-1295.
    
27. 
    Ivanova, I., Atanassov, I., Lyutskanova, D., Stoilova-Disheva, M., Dimitrova, D., Tomova, I., Derekova, A., Radeva, G., Buchvarova, V., Kambourova, M. (2011). High Archaea diversity in Varvara hot spring, Bulgaria. Journal of Basic Microbiology 51, 163-172.
    
28. 
    Tomova I., Dimitrova D., Stoilova-Disheva M., Lyutskanova D., Kambourova M. (2011). Archaeal diversity at two hot springs, Rupi basin, Bulgaria. Biotechnology&Biotechnological Equipment 25(SUPPL. 4), 105-113.
    
29. 
    Radchenkova N., Tomova, A., Kambourova M. (2011). Biosynthesis of an exopolysaccharide, produced by Brevibacillus thermoruber 438. Biotechnology and Biotechnological Equipment, 25(SUPPL. 4), 77-79.
    
30. 
    Petrova P., Tonkova A., Petrov K. (2012). Sequence analysis, cloning and extracellular expression of cyclodextrin glucanotransferase gene from the alkaliphilic Bacillus pseudalcaliphilus 8 SB in Escherichia coli. Process Biochemistry 47, 2139-2145.
    
31. 
    Rezanka, T., Kambourova, M., Derekova, A., Kolouchova, I., Sigler, K. (2012). LC-ESI-MS/MS identification of polar lipids of two thermophilic Anoxybacillus bacteria containing a unique lipid pattern. Lipids, 47, 729-739.
    
32. 
    Safarikova M., Horska K., Maderova Z., Tonkova A., Ivanova V., Safarik I. Magnitic porous corn starch for the affinity purification of cyclodextrin glucanotransferase produced by Bacillus circulans. Biocatalysis and Biotransformation, 30, 1, 2012, 96-101.
    
33. 
    Ivanova V., Tonkova A., Petrov K., Petrova P., Gencheva P. (2012). Covalent attachment of cyclodextrin glucanotransferase from genetically modified Escherichia coli on surface functionalized silica coated carriers and magnetic particles. J. BioSci. Biotech. SE/ONLINE: 7-13.
    
34. 
    Tomova I., Lazarkevich I., Tomova A., Kambourova M. and Vasileva-Tonkova E. (2013). Diversity and biosynthetic potential of culturable aerobic heterotrophic bacteria isolated from Magura Cave, Bulgaria. International Journal of Speleology, 42 (1), 65-76.
    
35. 
    Ivanova, V., Tomova, I., Kamburov, A., Tomova, A., Vasileva-Tonkova, E., Kambourova, M. (2013). High phylogenetic diversity of bacteria in the area of prehistoric paintings in Magura Cave, Bulgaria. Journal of Cave and Karst Studies, 75 (3), 218-228.
    
36. 
    Atanassov I., Stefanova K., Tomova I., Kambourova M. (2013). Seamless GFP and GFP-amylase cloning in Gateway shuttle vector, expression of the recombinant proteins in E. coli and Bacillus megaterium and assessment the GFP-amylase thermostability. Biotechnol. Biotechnol. Eq., 27, , 4172-4180.
    
37. 
    Radchenkova N., Vassilev S., Panchev I., Anzelmo G., Tomova I., Nicolaus B., Kuncheva M., Petrov K., Kambourova M. (2013). Production and properties of two novel exoplosaccharides synthesized by a thermophilic bacterium Aeribacillus pallidus 418. Appl. Biochem. Biotechnol., 171, 31-43.
    
38. 
    Tomova A., Tomova I., Vasileva-Tonkova E., Lazarkevich I., Stoilova-Disheva M., Lyutskanova D., Kambourova M. (2013). Myroides guanonis sp. nov., isolated from prehistoric paintings. Int. J. Syst. Evol. Microbiol., 63, 4266–4270.
    
39. 
    Kambourova M., Derekova A. (2013). Developments in thermostable gellan lyase. In: Thermophilic Microbes in Environmental and Industrial Biotechnology (T. Satyanarayana, J. Littlechild, Y. Kawarabayasi, eds). Springer, Second Edition, рр. 711-730.
    
40. 
    Radchenkova N., Vassilev S., Martinov M., Kuncheva M., Panchev I., Vlaev S., Kambourova M. Optimization of aeration and agitation speed on exopolysaccharide production by Aeribacillus palidus 418 and emulsifying properties of the product. Process Biochemistry, 49, 2014, 576-582.
    
41. 
    Yasar Yildiz S., Anzelmo G., Ozer T., Radchenkova N., Genc S., Di Donato P., Nicolaus B., Toksoy O., Kambourova M. Brevibacillus themoruber: A promising microbial cell factory for exopolysaccharide production. Journal of Applied Microbiology, 116 (2), 2014, 314–324.
    
42. 
    Yasar Yildiz, S., Kambourova, M., Yalcin Arga, K., Toksoy Oner E. (2013). Draft Genome Sequence of Exopolysaccharide-Producing Thermophilic Bacterium Brevibacillus thermoruber Strain 423. Genome announcements, 1(5), , e00774-13.
    

4. 
   Научен състав на лаборатория “Екстремофилни бактерии” понастоящем
   

1. 
   Доц. Маргарита Камбурова, дбн
   
2. 
   Гл. Асист. Ива Томова, д-р
   
3. 
   Гл. Асист. Надя Радченкова, д-р
   
4. 
   Асист. Иванка Бояджиева, д-р
   
5. 
   Асист. Мирослава Атанасова, д-р
   
6. 
   Спец. Николина Атанасова