En el presente proyecto se plantea la posibilidad de utilizar a la cristalografía de rayos X, no solamente como una técnica que permita obtener información estructural como un promedio espacial (el promedio de todas las copias presentes en un cristal) y temporal (durante el periodo de tiempo en que se lleva a cabo la colecta de datos de difracción). Si no más bien, empleando las aparentes limitantes de la técnica, particularmente en el caso de proteínas con centros metálicos. En este caso, los daños por radiación inherentes a la dosis de radiación colocada en el cristal durante el proceso de difracción parecen ser maximizados y concentrados en el área vecina a los metales. El resultado final sería un proceso de reducción química impulsado por la aparición de electrones hidratados (como resultado directo de la dosis absorbida por el cristal). Esta característica será explotada, de manera que se empleara a los rayos X como fuerza directriz en el proceso de reducción química (datos preliminares nos permiten sustentarlo). Con esto en mente, se utilizara a dos sistemas enzimáticos como modelos de estudio: Peroxidasa (del rábano R. sativus) y Catalasa 3 (del hongo Neurospora crassa)._x000D_ Adicionalmente a la purificación de las enzimas, el crecimiento de monocristales, la difracción de los mismos, la determinación de parámetros de celda e indexado y la determinación de fases, se plantea realizar mediciones coordinadas (al tiempo de la colecta de datos de difracción de rayos X), tanto de espectroscopia UV-visible como de XANES. De esta manera podremos explorar los cambios producidos por la reducción química desde tres puntos de vista: los cambios en la densidad electrónica (difracción de rayos X), la aparición y/o desaparición de intermediarios (espectroscopia UV-visible) y los cambios de estado de oxidación de los centros metálicos (XANES). La selección de los modelos de estudio nos permitirá evaluar características complementarias de los mismos. _x000D_ En el caso de la catalasa 3 del hongo N. crassa, su estructura ya fue determinada por nuestro grupo y depositada en el Protein Data Bank (3ej6). Sin embargo, la purificación a partir de la fuente natural implicaba trabajar con una proteína moderada glicosilada, esto representó problemas en cuanto a la resolución conseguida. Por esta razón, en colaboración con el Dr. W. Hansberg (IFC), trabajaremos con la catalasa 3 expresada en E. coli. Catalasa 3 es una enzima tetramerica, y datos preliminares nos permiten considerar la posibilidad de que los 4 sitios activos realicen la catálisis de manera no concertada. Por lo que el efecto de reacción química causada por la dosis de radiación acumulada será explorada para evidenciar el comportamiento no concertado. Adicionalmente se evaluara el efecto del pH, la adición de secuestradores de electrones y radicales hidroxilo, asi como, el comportamiento de los canales de accesos al grupo hemo._x000D_ En el caso de la peroxidasa del rábano japonés R. sativus, se realizaran estudios similares a los ya planteados para catalasa 3, adicionalmente la información estructural que se genere es en sí misma trascendental ya que estudios realizados por la Dra. Brenda Valderrama (colaboradora en esta propuesta) demuestran que esta peroxidasa es altamente resistente a concentraciones elevadas de peróxido de hidrogeno, característica poco común en las peroxidasas de cualquier fuente._x000D_ En este proyecto se involucra la participación de 4 académicos (3 de la UNAM, y 1 del NSLS), 1 estudiante de doctorado, 1 de maestría y 2 de licenciatura. Como productos de este proyecto se plantea la publicación de por lo menos 2 artículos de investigación, 1 doctores, 1 maestros y 1 licenciados graduados y, adicionalmente, la presentación de los resultados en al menos 2 congresos internacionales y 2 nacionales. Adicionalmente, este proyecto continuará con la consolidación de nuestro grupo de cristalografía de rayos X en proteínas en México._x000D_

En el presente proyecto se plantea la posibilidad de utilizar a la cristalografía de rayos X, no solamente como una técnica que permita obtener información estructural como un promedio espacial (el promedio de todas las copias presentes en un cristal) y temporal (durante el periodo de tiempo en que se lleva a cabo la colecta de datos de difracción). Si no más bien, empleando las aparentes limitantes de la técnica, particularmente en el caso de proteínas con centros metálicos. En este caso, los daños por radiación inherentes a la dosis de radiación depositada en el cristal durante el proceso de difracción parecen ser maximizados y concentrados en el área vecina al grupo hemo. El resultado final sería un proceso de reducción química impulsado por la aparición de electrones hidratados (como resultado directo de la dosis absorbida por el cristal). Esta característica será explotada, de manera que se empleara a los rayos X como fuerza directriz en el proceso de reducción química (datos preliminares nos permiten sustentarlo). Con esto en mente, se utilizara a dos sistemas enzimáticos como modelos de estudio: Peroxidasa (del rábano R. sativus) y Catalasa 3 (del hongo Neurospora crassa). Es importante mencionar que también se evaluara el efecto del pH y el de la adición de secuestradores de electrones y de radicales hidroxilo. La construcción de estructuras cristalográficas que muestran de manera secuencial el efecto de la dosis depositada (y por lo tanto del nivel de reducción química alcanzada), es un proceso difícil, que implica el contar con varias decenas de cristales que difracten en condiciones similares, con calidad similar, por lo que la purificación de suficiente enzima y la cristalización de decenas de cristales son fundamentales para la consecución de esta propuesta.