14. Кафедра химической энзимологии

Официально годом рождения кафедры стал 1974-й. Стимулом к ее созданию послужила резко возросшая в эти годы потребность в специалистах по физико-химической биологии, инженерной энзимологии и биотехнологии. К этому времени отечественная биоорганическая химия начала занимать ведущие позиции в мире по ряду ключевых направлений.

В начальном периоде научные интересы кафедры группировались вокруг нескольких, в основном фундаментальных, проблем: 1) кинетика и механизм действия, взаимосвязь между структурой и функцией ферментов, полиферментных систем; 2) моделирование биокаталитических ансамблей; 3) разработка научных основ биоконверсии энергии – способов преобразования энергии на основе биологических принципов и объектов; 4) разработка научных основ применения антител и ферментов для иммунохимического и биолюминесцентного анализа веществ с целью медицинской диагностики, охраны окружающей среды и контроля биотехнологических процессов; 5) разработка методов получения и медицинского применения физиологически активных веществ и модифицированных биологических макромолекул; 6) механизм действия этих веществ в реакциях с ферментами и биологическими системами организма; 7) разработка научных основ получения и применения металлокомплексных и биоорганических катализаторов для создания новых технологических процессов; 8) разработка научных основ применения биоорганических катализаторов для получения сахаристых веществ, органических кислот и аминокислот.

В составе кафедры вначале функционировали три лаборатории: лаборатория инженерной энзимологии, лаборатория кинетики и механизма ферментативных процессов (заведовал обеими проф. И.В. Березин) и лаборатория физико-химических основ биоконверсии энергии (заведующая – проф. Н.Н. Угарова). Научные исследования в этих лабораториях начали проводиться гораздо более широким фронтом, нежели это оперделяла тематика лабораторий. Эти работы включали в себя разработку как ряда фундаментальных проблем (в частности, научных основ иммобилизации и стабилизации ферментов, кинетики мультиферментных систем, биоэлектрокатализ, катализ ферментами в двухфазных системах), так и некоторых прикладных аспектов – иммуноферментный анализ, фотоэнзография, биофотолиз воды, получение новых антибиотиков и аминокислот, получение глюкозы из целлюлозы и т.д. – и имели основополагающее значение для дальнейшего широкого и углубленного изучения объектов химической и инженерной энзимологии.

В 1974 году группа сотрудников кафедры под руководством И.В. Березина была награждена премией Министерства высшего и среднего специального образования СССР за создание светочувствительных материалов на основе иммобилизованных ферментов; в том же году С.Д. Варфоломеев был удостоен премии Ленинского комсомола за цикл исследований «Светорегулируемые каталитические системы».

С 1987 года кафедру химической энзимологии возглавляет профессор Сергей Дмитриевич Варфоломеев (р. 1945). Специалист в области физико-химической биологии, ферментативного катализа, химической кинетики биопроцессов.

В настоящее время на кафедре функционируют шесть лабораторий:

кинетики и механизма ферментативных процессов (заведующий – проф. С.Д. Варфоломеев);

физико-химических основ биоконверсии энергии (проф. Н.Н. Угарова);

инженерной энзимологии (проф., чл-корр. РАМН А.М. Егоров);

мицеллярной энзимологии (проф. А.В. Левашов);

физикохимии ферментативной трансформации полимеров (проф. А.П. Синицын);

экобиокатализа (вед. науч. сотр., И.Н. Курочкин).

В качестве последних достижений коллектива кафедры можно отметить создание нового научного направления «Экобиокатализ», основанного на использовании ферментов и ферментативных систем для детекции, деструкции и биоминерализации ксенобиотиков в окружающей среде. Закономерности экобиокатализа, включая базовые реакции, динамику и скорости процессов, исследованы на примере деструкции фосфорорганических пестицидов и супертоксинов под действием органофосфатгидролаз и биоминерализации ксенобиотиков под действием анаэробных микробных ассоциаций. Развиты основы биосенсорной технологии для анализа метаболитов (медицинская диагностика), ксенобиотиков (мониторинг окружающей среды), токсинов и микроорганизмов (пищевая промышленность). Проводится изучение ряда ферментов и белковых регуляторов в качестве лекарственных препаратов для терапии сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний и для лечения ран.

В последние годы на кафедре химической энзимологии сформирован и активно развивается ряд новых научных направлений: биосенсоры и биосенсорные технологии, направленные на создание методов количественного химического анализа для целей медицины, химической и биологической безопасности, контроля качества окружающей среды (И.Н. Курочкин и А.А. Карякин); современные методы биоинформатики для решения задач химической энзимологии (И.В. Упоров); нанотехнологии биообъектов и биоматериалов с использованием методов сканирующей зондовой микроскопии ведутся в лаборатории экобиокатализа (И.Н. Курочкин).