Las fibrillas amiloides son agregados proteicos similares a hilos que son insolubles y resistentes a la actividad proteasa. Dependiendo de la proteína que forma las fibrillas, las estructuras amiloides pueden acumularse en diferentes sitios del cuerpo, incluidos el cerebro, las articulaciones y el páncreas. Extensas pruebas genéticas, patológicas y bioquímicas indican que la acumulación de fibrillas amiloides en los tejidos está involucrada en numerosas enfermedades, como el Alzheimer, el Parkinson, la diabetes tipo 2 y la enfermedad por priones. Por ejemplo, los cerebros de los pacientes con Alzheimer muestran placas de fibrillas amiloides formadas a partir de la proteína beta-amiloide.
Aproximadamente 30 proteínas forman fibrillas amiloides en humanos; no están relacionados y no comparten una estructura común o similitud de secuencia. Todos ellos, sin embargo, están plegados de una manera que difiere de los patrones normales de plegamiento de proteínas, con la misma estructura que siempre se encuentra en el núcleo de una fibrilla. Las proteínas que forman fibrillas amiloides en enfermedades humanas incluyen cadenas ligeras de inmunoglobulina, gelsolina, procalcitonina, proteína beta-amiloide, proteína A amiloide sérica, beta-2-microglobulina, transtiretina y proteína priónica.
Independientemente de las proteínas involucradas, las fibrillas amiloides tienen propiedades estructurales características, particularmente su estructura cuaternaria de lámina beta cruzada. Las proteínas individuales se forman en filamentos largos que se unen lado a lado en cintas. Estas pilas de láminas beta, estrechamente conectadas por enlaces de hidrógeno, corren perpendicularmente al eje largo de la fibrilla.
Esta estructura distintiva podría resultar de la fuerte carga que llevan los bloques de construcción de las fibrillas. Las proteínas con secuencias ricas en glutamina son importantes en las enfermedades por priones y la enfermedad de Huntington. Las glutaminas pueden reforzar la estructura de la lámina beta mediante la formación de enlaces de hidrógeno entre cadenas entre los carbonatos de amida y los nitrógenos. En otras proteínas, como la proteína beta-ameloide asociada a la enfermedad de Alzheimer, se cree que la asociación hidrofóbica mantiene la estructura unida.
Las fibrillas amiloides son el resultado de problemas en el autoensamblaje de proteínas y parecen ser el resultado del proceso de envejecimiento. La gran mayoría de las enfermedades causadas por estructuras amiloides se encuentran en pacientes de edad avanzada. Alguna vez se creyó que las fibrillas ameloides son inertes, con intermedios tóxicos que dañan las células durante su formación causando el daño celular. Sin embargo, la investigación ha demostrado que las fibras en sí mismas son realmente tóxicas, particularmente cuando se fragmentan en pedazos más cortos. No se sabe exactamente cómo las fibras son tóxicas para las células o por qué las fibras más cortas son más tóxicas, pero una posibilidad es que su pequeño tamaño hace que sea más fácil ingresar a las células.
Estas fibrillas tienen un aspecto característico recto y no ramificado cuando se observan por microscopía electrónica. Por lo general, se identifican indirectamente utilizando tintes fluorescentes, polarimetría de tinción, dicroísmo circular o espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier. Se puede utilizar un análisis de difracción de rayos X para determinar directamente la presencia de la estructura de la columna cruzada beta mediante señales de difracción de dispersión características.