Le fibrille amiloidi sono aggregati proteici filiformi insolubili e resistenti all’attività proteasica. A seconda della proteina che compone le fibrille, le strutture amiloidi possono accumularsi in diversi siti del corpo, inclusi cervello, articolazioni e pancreas. Numerose prove genetiche, patologiche e biochimiche indicano che l’accumulo di fibrille amiloidi nei tessuti è coinvolto in numerose malattie, tra cui il diabete di tipo 2 e il morbo di Alzheimer, Parkinson, e la malattia da prioni. Ad esempio, il cervello dei malati di Alzheimer mostra placche di fibrille amiloidi formate da proteine ??beta-amiloidi.
Circa 30 proteine ??formano fibrille amiloidi nell’uomo; non sono correlati e non condividono una struttura comune o una sequenza simile. Tutti, tuttavia, sono piegati in modo diverso dai normali schemi di ripiegamento proteico, con la stessa struttura che si trova sempre al centro di una fibrilla. Le proteine ??che formano le fibrille amiloidi nelle malattie umane includono catene leggere di immunoglobuline, gelsolina, procalcitonina, proteine ??beta-amiloidi, proteine ??sieriche di amiloide A, beta 2-microglobuline, transtiriretina e proteine ??prioniche.
Indipendentemente dalle proteine ??coinvolte, le fibrille amiloidi hanno proprietà strutturali caratteristiche, in particolare la loro struttura quaternaria cross-beta-sheet. Le singole proteine ??si formano in lunghi filamenti che si collegano fianco a fianco in nastri. Queste pile di fogli beta, strettamente collegate da legami idrogeno, corrono perpendicolarmente all’asse lungo della fibrilla.
Questa struttura distintiva potrebbe derivare dalla forte carica trasportata dai mattoni delle fibrille. Le proteine ??con sequenze ricche di glutammina sono importanti nelle malattie da prioni e nella malattia di Huntington. Le glutammine possono rinforzare la struttura del foglio beta formando legami idrogeno intrastrandici tra i carbonili ammidici e i nitrogeni. In altre proteine, come la proteina beta-ameloide associata all’Alzheimer, si pensa che l’associazione idrofobica mantenga insieme la struttura.
Le fibrille amiloidi sono il risultato di problemi nell’autoassemblaggio delle proteine ??e sembrano essere il risultato del processo di invecchiamento. La stragrande maggioranza delle malattie causate da strutture amiloidi si trova nei pazienti anziani. Una volta si credeva che le fibrille ameloidi fossero inerti, con intermedi tossici dannosi per le cellule durante la loro formazione che causano il danno cellulare. La ricerca ha dimostrato, tuttavia, che le fibre stesse sono effettivamente tossiche, in particolare se frammentate in pezzi più corti. Non si sa esattamente come le fibre siano tossiche per le cellule o perché le fibre più corte siano più tossiche, ma una possibilità è che le loro piccole dimensioni facilitino l’accesso alle cellule.
Queste fibrille hanno un aspetto diritto e non ramificante se osservate al microscopio elettronico. Di solito vengono identificati indirettamente mediante coloranti fluorescenti, polarimetria di colorazione, dicroismo circolare o spettroscopia infrarossa con trasformata di Fourier. Un’analisi di diffrazione dei raggi X può essere utilizzata per determinare direttamente la presenza della struttura della colonna vertebrale cross-beta mediante segnali di diffrazione di scattering caratteristici.