В мозге миллиарды нервных клеток, которые общаются друг с другом с помощью сигнальных веществ, называемых нейротрансмиттерами. Одним из таких нейротрансмиттеров является дофамин, известный многим как один из «гормонов счастья». Помимо того, что дофамин вызывает чувство награды и удовлетворения, он также важен для контроля двигательной активности, концентрации, обучения и внимания. 

Важность дофамина становится очевидной у пациентов с болезнью Паркинсона. В мозге этих пациентов погибают клетки, которые синтезируют и выделяют дофамин. Эти клетки называются дофаминергическими нейронами и действуют как небольшие дофаминовые фабрики. 

Психические и физические симптомы у пациентов с болезнью Паркинсона появляются только тогда, когда примерно половина этих клеток исчезает. Это означает, что болезнь не обнаруживается до тех пор, пока не будет нанесен значительный ущерб. Одна из целей исследования дофаминовой системы мозга — выяснить, как можно выявить болезнь Паркинсона и сопутствующие заболевания на более ранней стадии.

Ферменты — это белки, которые выступают в качестве катализаторов химических реакций в организме. Трехмерная структура ферментов абсолютно необходима для их активности и регуляции. Внутри клеток, вырабатывающих дофамин, находится большое количество фермента под названием тирозингидроксилаза (TH).

В ее исследовательской группе, которая является партнером центра Neuro-SysMed, работают над тем, чтобы понять, как работают белки на структурном уровне. Другими словами, они пытаются выяснить, как мутации вызывают дефекты в функционировании белков и как эти дефекты могут быть восстановлены. 

Основной задачей TH является преобразование аминокислоты тирозина в L-допу, которая далее преобразуется в дофамин другим ферментом. Хорошо известно, что TH является ключевым ферментом в регуляции синтеза дофамина, но до сих пор не было понятно, каким образом это происходит на уровне структурных деталей. Давно известно, что дофамин может регулировать собственное производство. 

Дофамин может связываться с ферментом TH и инактивировать его. Такие механизмы регуляции называются отрицательной обратной связью и обеспечивают выключение синтеза дофамина, когда в клетке достаточно дофамина.