As fibrilas amilóides são agregados de proteínas do tipo fio que são insolúveis e resistentes à atividade da protease. Dependendo da proteína que compõe as fibrilas, as estruturas amilóides podem se acumular em diferentes locais do corpo, incluindo o cérebro, as articulações e o pâncreas. Evidências genéticas, patológicas e bioquímicas extensas indicam que o acúmulo de fibrilas amilóides nos tecidos está envolvido em inúmeras doenças, incluindo Alzheimer, Parkinson, diabetes tipo 2 e doença de príons. Por exemplo, o cérebro de pacientes com Alzheimer mostra placas de fibrilas amilóides formadas a partir de proteína beta-amilóide.
Aproximadamente 30 proteínas formam fibrilas amilóides em humanos; eles não estão relacionados e não compartilham uma estrutura ou similaridade de sequência comum. Todos eles, no entanto, são dobrados de uma maneira que difere dos padrões normais de dobramento de proteínas, com a mesma estrutura sempre encontrada no núcleo de uma fibrila. As proteínas que formam fibrilas amilóides em doenças humanas incluem cadeias leves de imunoglobulina, gelsolina, procalcitonina, proteína beta-amilóide, proteína sérica de amilóide A, beta 2-microglobulina, transtiretina e proteína priônica.
Independentemente das proteínas envolvidas, as fibrilas amilóides têm propriedades estruturais características, particularmente sua estrutura quaternária de folhas cruzadas. As proteínas únicas se formam em filamentos longos que se ligam lado a lado em fitas. Essas pilhas de folhas beta, fortemente conectadas por ligações de hidrogênio, correm perpendicularmente ao longo eixo da fibrila.
Essa estrutura distinta pode resultar da forte carga transportada pelos blocos de construção das fibrilas. Proteínas com sequências ricas em glutamina são importantes nas doenças dos príons e na doença de Huntington. As glutaminas podem fortalecer a estrutura da folha beta, formando ligações de hidrogênio intraestandes entre os carbonetos da amida e os nitrogênios. Em outras proteínas, como a proteína beta-ameloide associada ao Alzheimer, acredita-se que a associação hidrofóbica mantenha a estrutura unida.
As fibrilas amilóides são resultado de problemas na auto-montagem de proteínas e parecem resultar do processo de envelhecimento. A grande maioria das doenças causadas por estruturas amilóides é encontrada em pacientes idosos. Uma vez acreditava-se que as fibrilas amelóides são inertes, com intermediários tóxicos que danificam as células durante sua formação, causando danos às células. Pesquisas mostraram, no entanto, que as próprias fibras são realmente tóxicas, principalmente quando fragmentadas em pedaços mais curtos. Não se sabe exatamente como as fibras são tóxicas para as células ou por que as fibras mais curtas são mais tóxicas, mas uma possibilidade é que seu tamanho pequeno facilite a entrada nas células.
Essas fibrilas têm uma aparência reta, sem ramificação característica, quando observadas por microscopia eletrônica. Eles geralmente são identificados indiretamente usando corantes fluorescentes, polarimetria de manchas, dicroísmo circular ou espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier. Uma análise de difração de raios X pode ser usada para determinar diretamente a presença da estrutura da coluna beta cruzada por sinais característicos de difração de espalhamento.