Co to są fibryle amyloidowe?
Włókna amyloidowe są nitkowatymi agregatami białkowymi, które są nierozpuszczalne i odporne na aktywność proteazy. W zależności od białka tworzącego fibryle struktury amyloidowe mogą gromadzić się w różnych miejscach w ciele, w tym w mózgu, stawach i trzustce. Obszerne dowody genetyczne, patologiczne i biochemiczne wskazują, że gromadzenie się włókienek amyloidu w tkankach bierze udział w wielu chorobach, w tym w chorobie Alzheimera, Parkinsona, cukrzycy typu 2 i chorobie prionowej. Na przykład mózgi pacjentów z chorobą Alzheimera wykazują łysinki włókien amyloidowych utworzonych z białka beta-amyloidu.
Około 30 białek tworzy fibryle amyloidowe u ludzi; nie są ze sobą powiązane i nie mają wspólnej podobieństwa struktury ani sekwencji. Wszystkie z nich są jednak złożone w sposób, który różni się od normalnych wzorów składania białek, z taką samą strukturą zawsze znajdującą się w rdzeniu fibryli. Białka, które tworzą fibryle amyloidowe w ludzkich chorobach obejmują lekkie łańcuchy immunoglobulin, gelsolin, prokalcytoninę, białko beta-amyloidowe, białko amyloidowe A w surowicy, beta-2-mikroglobulinę, transtyretynę i białko prionowe.
Niezależnie od zaangażowanych białek, fibryle amyloidowe mają charakterystyczne właściwości strukturalne, szczególnie ich czwartorzędową strukturę beta-arkusza. Pojedyncze białka wbudowują się w długie włókna, które łączą się obok siebie w wstążki. Te stosy beta-arkuszy, ściśle połączone wiązaniami wodorowymi, biegną prostopadle do długiej osi włókienka.
Ta charakterystyczna struktura może wynikać z silnego ładunku przenoszonego przez bloki budulcowe włókien. Białka o sekwencji bogatej w glutaminę są ważne w chorobach prionowych i chorobie Huntingtona. Glutaminy mogą wzmocnić strukturę beta-arkusza, tworząc wiązania między infrastrukturą i wodorem między karbonylkami amidu i azotami. W innych białkach, takich jak białko beta-ameloidowe związane z chorobą Alzheimera, uważa się, że połączenie hydrofobowe utrzymuje strukturę razem.
Włókna amyloidowe są wynikiem problemów w samoorganizacji białka i wydają się być wynikiem procesu starzenia. Zdecydowana większość chorób powodowanych przez struktury amyloidowe występuje u pacjentów w podeszłym wieku. Kiedyś uważano, że włókienka ameloidowe są obojętne, a toksyczne związki pośrednie uszkadzające komórki podczas ich powstawania powodują uszkodzenie komórek. Badania wykazały jednak, że same włókna są w rzeczywistości toksyczne, szczególnie gdy są rozdrobnione na krótsze kawałki. Nie wiadomo dokładnie, w jaki sposób włókna są toksyczne dla komórek ani dlaczego krótsze włókna są bardziej toksyczne, ale jedną z możliwości jest to, że ich mały rozmiar ułatwia wchodzenie do komórek.
Włókna te mają charakterystyczny prosty, nierozgałęziony wygląd, obserwowany za pomocą mikroskopii elektronowej. Zazwyczaj są one identyfikowane pośrednio za pomocą barwników fluorescencyjnych, polarymetrii plam, dichroizmu kołowego lub spektroskopii w podczerwieni z transformacją Fouriera. Analizę dyfrakcyjną promieniowania rentgenowskiego można zastosować do bezpośredniego określenia obecności struktury krzyżowego kręgosłupa beta za pomocą charakterystycznych rozpraszających sygnałów dyfrakcyjnych.