Коллективная монография приурочена к 270-летию Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова и раскрывает одно из направлений исследований, развивающихся на кафедре химической энзимологии в лаборатории экобиокатализа Химического факультета МГУ. В монографии изложены подходы к решению одной из современных проблем, связанных с необходимостью управления и подавления биосистем, в состав которых входят различные мицелиальные грибы и дрожжи. Развитие грибов в виде монокультур, а также в составе полимикробных смешанных консорциумов, в том числе устойчивых к воздействию различных физико-химических факторов и проявляющих мультирезистентность к лекарственным препаратам приводит к возникновению трудно излечиваемых болезней у человека, животных, растений, поражению сельскохозяйственных урожаев, порче продуктов питания, кормов, развитию биокоррозии, метаногенных процессов, деградации различных конструктивных материалов. Монография раскрывает возможность подавления развития таких грибных биосистем и связанных с ними процессов путём комбинирования ферментов с антимикробными средствами, что позволяет получать новые варианты антифунгальных препаратов со сниженными эффективными дозами и токсичностью для нецелевых живых биообъектов. Книга будет полезной для студентов, аспирантов, научных сотрудников, специализирующихся в области медицинской, экологической, промышленной энзимологии, биокатализа, молекулярной биологии, биотехнологии, биоинформатики.

СОДЕРЖАНИЕ

Монография приурочена к 270-летию
Московского государственного
университета имени М.В. Ломоносова

Предисловие

Данная монография является коллективным трудом, который представляет научные результаты исследований теоретического и прикладного характера, выполненные при поддержке Россий ского научного фонда. Они проведены авторами, являющимися со трудниками научно-исследовательской лаборатории экобиокатализа кафедры химической энзимологии Химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова, основное направление деятельности кото рой напрямую связано с изучением свойств и механизмов действия различных ферментов в различных областях экологии. Здесь сле дует напомнить, что экология как наука, изучает все вопросы, свя занные с взаимодействием различных живых объектов между собой и с их средой обитания, а также вопросы организации и функцио нировании биосистем различных уровней (популяции, сообщества и экосистемы). И это определение значительно шире того узкого восприятия, которое существует в быту о том, что экология - это всего лишь состояние окружающей среды, которая испытывает на себе воздействие именно антропогенных факторов, определяющих необходимость постановки и решения задач в области охраны окру жающей среды.

Понимание того, что помимо антропогенных факторов сущест вуют источники других биотических воздействий, а также изучение и понимание основных источников и принципов их формирования, дает знание того, как эти воздействия можно нивелировать и устра нять, чтобы создавать безопасные условия для сосуществования разных живых объектов, сохраняя их биоразнообразие на всех уров нях (геномов, популяций, экосистем).

Представленные в монографии материалы раскрывают основ ные подходы к управлению сложными биологическими системами, в которых активными участниками являются клетки разных ми кроскопических грибов. Сложность управления такими система ми, в первую очередь, подавления их развития в моногенных или смешанных высоко концентрированных популяциях, заключается в том, что эти клетки являются эукариотами, как клетки животных и растений. Они обладают уникальными и разнообразными фер ментными биокатализаторами, обеспечивающими грибам субстрат ное разнообразие. Они имеют способность синтезировать антиби отики, микотоксины, пигменты и другие соединения, дающие им преимущества в конкуренции за выживание с бактериями и други ми эукариотическими клетками. Одновременно с этим среди них есть симбионты, которые, как показывает научный анализ, легко образуют полимикробные консорциумы особенно с патогенными бактериальными культурами, устойчивые к воздействию антими кробных средств.

Подход к супрессии микроскопических грибов, ингибирова нию их метаболической активности и роста, перехода в формы, более устойчивые к физико-химическим воздействиям, и в первую очередь, к антимикробным агентам, который освещен в этой моно графии, основан на применении ферментов в комбинации с разны ми противомикробными средствами и позволяет создавать совре менные антифунгальные препараты.

Выбор кандидатов для создания подобных комбинаций не яв ляется случайным, и базируется на анализе имеющихся данных о структуре и свойствах различных химических соединений, про являющих антифунгальную активность, с одной стороны, и ката литических характеристиках ферментов, с другой стороны. Методы компьютерного моделирования межмолекулярных взаимодействий позволяют оценить возможность негативных влияний выбранных для комбинирования кандидатов друг на друга и предсказать успеш ность ферментативного биокатализа по отношению к разным суб стратам, в роли которых выступают целевые молекулы (структур ные и функциональные) грибов.

Наиболее эффективно действующие комбинации выявляются экс периментально на клетках мицелиальных грибов, дрожжей, а также на полимикробных консорциумах, в состав которых они входят. Подтвер ждённые успешные комбинации могут быть введены в том числе в раз личные матрицы и носители с целью создания разнообразных по форме и предназначению материалов с антимикробными свойствами. Все эти аспекты отражены в данной монографии.

Книга предназначена для широкого круга специалистов в обла сти химической и инженерной, медицинской, аналитической и эко логической энзимологии, для молодежи, которая только начинает свой путь в науке, а также для ученых, которые создают новые на правления развития российской науки и видят дальнейшие перспек тивы её прогресса на основе достигнутых результатов в исследо вании и применении ферментов в различных областях (экологии, медицине, создании новых материалов, сельском хозяйстве, живот новодстве, пищевой промышленности, охране окружающей среды, разработке систем биозащиты).

Редактор -
профессор Е.Н. Ефременко