La enorme capacidad de las enzimas para acelerar la velocidad de reacción se explica generalmente por su habilidad para unir y estabilizar los estados de transición de las reacciones. Sin embargo, el mecanismo exacto de cómo esto ocurre sigue siendo motivo de diversas investigaciones. Un gran número de éstas son descripciones cualitativas que se basan en estructuras cristalográficas para proponer mecanismos de reacción enzimáticos y por lo general son seguidas por experimentos de mutaciones puntuales para comprobar si algún residuo está implicado o no, en la función catalítica. En esta propuesta de trabajo se plantea utilizar la promiscuidad catalítica de las enzimas como una herramienta complementaria a las técnicas mencionadas anteriormente, para estudiar cuantitativamente los principios fisicoquímicos de la catálisis enzimática. La promiscuidad catalítica se define como la capacidad de las enzimas para romper y formar enlaces químicos de distinta naturaleza a los que se encuentran en sus substratos fisiológicos. El estudio de estas reacciones promiscuas permite comparar directamente y analizar de forma cuantitativa el proceso de estabilización de distintos estados de transición en una enzima. _x000D_ _x000D_ Para llevar a cabo estos estudios se utilizará un enfoque multidisciplinario que combine técnicas de calorimetría y de cinética enzimática, junto con el diseño racional y aleatorio de mutantes utilizando diversas técnicas de biología molecular. Como modelo de estudio se han escogido diversas enzimas hidrolíticas involucradas en la degradación de esteres de fosfato y sulfato. Estos compuestos son producidos por todos los seres vivos y constituyen un eslabón esencial en el metabolismo de los seres vivos. _x000D_ _x000D_ La investigación propuesta aumentará el conocimiento sobre las bases fisicoquímicas de la catálisis enzimática ayudando a comprender mejor este proceso complejo y contribuirán con avances en el campo de la biocatálisis. De los resultados que se obtengan en el desarrollo de este proyecto, se obtendrá material suficiente para que varios alumnos de licenciatura y maestría se gradúen._x000D_

Las contribuciones más importantes que generará la investigación desarrollada en este proyecto son las siguientes:_x000D_ _x000D_ 1. Adquirir conocimiento original que ayudará a describir de forma más precisa y cuantitativamente las bases fisicoquímicas del fenómeno de catálisis enzimática, en particular en el área emergente de la promiscuidad catalítica. _x000D_ _x000D_ 2. Lograr un mejor entendimiento de los procesos y funcionamientos básicos de las enzimas, lo cual ayudará a contar con más herramientas para modificarlas artificialmente y diseñar nuevos biocatalizadores, así como entender como evolucionan los biocatalizadores en la naturaleza._x000D_ _x000D_ 3. A largo plazo, cooperar a comprender procesos complejos dentro de la células y contribuir a encontrar bases moleculares de diversas enfermedades, así como encontrar proteínas que puedan ser blancos para desarrollar nuevos fármacos. _x000D_ _x000D_ 4. Validar un protocolo experimental para determinar cinéticas enzimáticas de substratos ”silenciosos” a técnicas de absorbancia o fluorescencia utilizando métodos calorimétricos._x000D_ _x000D_ 5. Dar a conocer a la comunidad científica los resultados más relevantes a través de publicaciones científicas en revista internacionales con arbitraje estricto._x000D_ _x000D_ 6. Contribuir al desarrollo del pensamiento crítico y científico de los alumnos participantes en el proyecto (1 de doctorado, 3 de maestría y 6 de licenciatura), fortalecer sus habilidades prácticas en el laboratorio y generar suficientes resultados experimentales para que obtengan su titulo de licenciatura o posgrado._x000D_