Micrografía dunha preparación de tecido do intestino delgado, que mostra depósitos amiloides (rosa) continguidura de hematoxilina-eosina.
Osamiloides son agregados deproteínas fibrosas insolubles, que teñen características estruturais específicas. Orixínanse a partir de polo menos 18 versións deproteínas epolipéptidos incorrectamente pregados presentes de forma natural no corpo.[1] Estas estruturas incorrectamente pregadas teñen tan alterada a súa configuración normal que interaccionan erradamente unhas con outras ou con outros compoñentes celulares formandofibrilas insolubles. Foron asociados coa patoloxía de máis de 20 doenzas graves humanas, xa que a acumulación anormal de fibrilas amiloides en certos órganos pode orixinaramiloidose. Por exemplo, poden xogar un papel en varios trastornosneurodexenerativos, como é o caso das placas debeta-amiloide noalzhéimer.
O nomeamiloide débese a que inicialmente estes agregados foron incorrectamente identificados comoamidón (amylum enlatín), baseándose en técnicas de tinguidura con iodo cru. Durante un período, a comunidade científica debateu se os depósitos amiloides eran ou non depósitos delípidos ou decarbohidratos ata que finalmente se descubriu que eran depósitos de material proteináceo.[2] Téñense utilizado dúas definicións de amiloide:
Micrografía na que se observan depósitos amiloides nunha preparación de intestino delgado tinguida convermello Congo.
A clásica definiciónhistopatolóxica de amiloide é que se trata dun depósito proteináceo extracelular con estrutura defolla beta. É común para a maioría das estruturas de tipo beta cruzado (véxase máis abaixo) que sexan identificadas xeralmente conbirrefrinxencia verde mazá ao tinguilas convermello Congo e observadas conluz polarizada. Estes depósitos con frecuencia recrutan varios azucres e outros compoñentes como ocompoñente do amiloide sérico P, orixinando estruturas complexas e ás veces non homoxéneas.[3] Recentemente esta definición foi posta en cuestión, xa que algúns tipos clásicos de amiloide foron observados en localizacións claramente intracelulares.[4]
Unha definiciónbiofísica máis recente e máis ampla, que será a que se utilice neste artigo a partir de agora, é a que define o amiloide como calquera polipéptido que se polimeriza para formar unha estrutura beta cruzada,in vivo, ouin vitro. Algúns destes depósitos, aínda que se pode demostrar que son láminas beta cruzadas, non mostran algunhas características histopatolóxicas clásicas como a birrefrinxencia con vermello Congo. Os microbiólogos e biofísicos adoptaron xa bastante xeneralizadamente esta definición,[5][6] o que orixinou certos conflitos entre a comunidade biolóxica sobre problemas terminolóxicos.
Proteína ApCPEB e os seus homólogos cun dominio rico englutamina
Proteínas e péptidos obtidos por enxeñaría para producir amiloides que teñan propiedades específicas, como ligandos que se unen a receptores da superficie celular[19]
Variosprións de lévedos están baseados nun amiloide infeccioso, por exemplo, [PSI+] (Sup35p); [URE3] (Ure2p); [PIN+] (Rnq1p); [SWI1+] (Swi1p) e [OCT8+] (Cyc8p)
Os amiloides caracterízanse por presentar unhaestrurtura cuaternaria enfolla beta cruzada. Os amiloides son identificados xeralmente utilizando colorantes fluorescentes, polarimetría de tinguidura,dicroísmo circular, ouFTIR (que son todos métodos indirectos), pero a proba estándar para saber se unha estrutura contén fibras beta cruzadas é facer unha observación dedifracción de raios X. O termo "beta cruzada" está baseado na observación de dous conxuntos de liñas de difracción, unha lonxitudinal e outra transversal, que forman un característico patrón "cruzado".[20] Hai dous sinais de difracción de dispersión característicos producidos a 4,7 e 10Å (0,47 nm e 1,0 nm), correspondentes coas distancias entre fibras e de apiamento nas follas beta.[21] Os "apiamentos" de follas beta son curtos e atravesan o largo da fibrila amiloide; a lonxitude da fibrila amiloide está constituída polas cadeas beta aliñadas.
Recentes estudos de difracción de raios X de microcristais revelaron detalles atómicos da rexión central do amiloide.[22][23] Na estrutura cristalográficacurtos tramos de rexións con tendencia amiloide das proteínas amiloidoxénicas discorren perpendicularmente ao eixe do filamento, o que confirma o modelo "beta cruzada". Ademais, dúas capas de folla beta interdixítanse para crear unha interface compacta deshidratada denominada interface decremalleira estérica. Hai oito clases de interfaces de cremalleira estérica, dependendo do tipo de folla beta (paralela e antiparalela) e da simetría entre dúas follas beta adxacentes.
Apolimerización amiloide (agregación ou polimerización non covalente) é xeralmente sensible á secuencia, é dicir, causar mutacións na secuencia pode impedir a autoensamblaxe, especialmente se a mutación interrompe a folla beta, como cando se introduceprolina ou ácido alfa-aminoisobutírico non codificado.[24] Por exemplo, os humanos producenamilina, un péptido amiloidoxénico asociado coa diabetes tipo II, pero nas ratas a amilina non é amiloidoxénica, a non ser que se lle introduzan mutacións.[25]
Hai dúas grandes clases de secuencias polipeptídicas formadoras de amiloides. Os polipéptidosricos en glutamina son importantes na amiloidoxénese deprións de lévedos e mamíferos, así como ostrastornos de repetición de trinucleótido incluíndo a enfermidade de Huntington. Cando os péptidos están nunha conformación en folla beta, incluíndo os casos en que as cadeas beta están dispostas paralelamente e "en rexistro" (é dicir, causando o aliñamento dos residuos), asglutaminas poden unir a estrutura formandoenlaces de hidróxeno entre as cadeas que se establecen entre os carbonilos da amida e os grupos dos nitróxenos. Isto observouse en estudos sobre aenfermidade de Huntington de comezo a idades temperás (canto máis longa era a secuencia depoliglutamina, antes aparecían os síntomas), e foi confirmado nun sistema modelo deC. elegans con péptidos de poliglutamina producidos por enxeñaría.[26]
Outros polipéptidos e proteínas como aamilina e a proteína beta do Alzheimer non teñen unhasecuencia consenso simple e crese que operan porasociación hidrofóbica.[27] Entre os residuos hidrofóbicos, os aminoácidos aromáticos son os que teñen a máis alta propensión amiloidoxénica.[28][29]
Para estes péptidos a polimerización cruzada (fibrilas dunha secuencia polipeptídica que causan a formación doutras fibrilas doutra secuencia) obsérvase in vitro e posiblemente in vivo. Este fenómeno é importante, xa que explicaría a propagación de prións entre especies.
As razóns da asociación dos amiloides coas enfermidades non está clara. Nalgúns casos, os depósitos interrompen fisicamente a arquitectura dos tecidos, o que suxire que interrompen a súa función por algún proceso masivo. Unha explicación cada vez con maior consenso implica na causa da morte celular aos intermediatos prefibrilares, máis que ás fibras amiloides maduras.[30][9]
Certos estudos mostraron que a deposición amiloide está asociada coa disfunción mitocondrial e a xeración resultante deespecies reactivas do osíxeno (ROS), que poden iniciar unha vía de sinalización celular que leva áapoptose.[31]
Existen informes que indican que os polimeros amiloides (como os que forma a huntingtina) poden inducir a polimerización de proteínas amiloidoxénicas esenciais, que deberían ser deletéreas para as células. Ademais, estas proteínas esenciais poden tamén ser secuestradas dentro dos agregados[32]
Clinicamente, as doenzas amiloides son identificadas xeralmente por un cambio na intensidade dafluorescencia de colorantes planaresaromáticos como atioflavina T ou overmello congo. A positividade do vermello congo segue sendo o estándar para a diagnose daamiloidose. Isto atribúese xeralmente ao cambio no ambiente no que está o colorante, xa que eses colorantes se intercalan entre ascadeas beta. As placas amiloides congofílicas xeralmente producen unhabirrefrinxencia verde mazá cando se ven a través de filtros polarimétricos cruzados. Para evitar tinguiduras non específicas, úsanse outras tinguidurashistolóxicas, como a dahematoxilina e eosina, que permiten amortecer a actividade do colorante noutras partes da célula como o núcleo, ás que o colorante se podería unir. A tecnoloxía deanticorpos moderna e ainmunohistoquímica fixeron máis fácil a tinguidura específica, pero con frecuencia isto pode causar problemas porque osepitopos poden estar agochados nos pregamentos do amiloide; unha estrutura proteica amiloide ten xeralmente unha conformación diferente da que o anticorpo recoñece.
↑Marina Rami´rez-Alvarado, Jane S. Merkel, and Lynne Regan (2000). "A systematic exploration of the influence of the protein stability on amyloid fibril formation in vitro".PNAS97 (16): 8979–8984.PMID10908649.doi:10.1073/pnas.150091797.
↑Fändrich M (2007). "On the structural definition of amyloid fibrils and other polypeptide aggregates".Cellular and molecular life sciences : CMLS64 (16): 2066–78.PMID17530168.doi:10.1007/s00018-007-7110-2.
↑9,09,1Ferreira ST, Vieira MN, De Felice FG (2007). "Soluble protein oligomers as emerging toxins in Alzheimer's and other amyloid diseases".IUBMB life59 (4-5): 332–45.PMID17505973.doi:10.1080/15216540701283882.
↑Truant R, Atwal RS, Desmond C, Munsie L, Tran T (2008). "Huntington's disease: revisiting the aggregation hypothesis in polyglutamine neurodegenerative diseases".The FEBS journal275 (17): 4252–62.PMID18637947.doi:10.1111/j.1742-4658.2008.06561.x.
↑Weydt P, La Spada AR (2006). "Targeting protein aggregation in neurodegeneration--lessons from polyglutamine disorders".Expert opinion on therapeutic targets10 (4): 505–13.PMID16848688.doi:10.1517/14728222.10.4.505.
↑Dotti CG, De Strooper B (2009). "Alzheimer's dementia by circulation disorders: when trees hide the forest".Nat. Cell Biol.11 (2): 114–6.PMID19188916.doi:10.1038/ncb0209-114.
↑Hammer ND, Wang X, McGuffie BA, Chapman MR (2008)."Amyloids: friend or foe?".Journal of Alzheimer's disease : JAD13 (4): 407–19.PMC2674399.PMID18487849. Arquivado dendeo orixinal o 03 de xaneiro de 2013. Consultado o 25 de decembro de 2012.
↑Wormell RL. New fibres from proteins. Academic Press, 1954, pg 106.
↑Sunde M., Serpell L. C.; et al. (1997). "Common core structure of amyloid fibrils by synchrotron X-ray diffraction".J Mol Biol273 (3): 729–39.PMID9356260.doi:10.1006/jmbi.1997.1348.
↑Sawaya, Michael; Sambashivan S, Nelson R, Ivanova MI, Sievers SA, Apostol MI, Thompson MJ, Balbirnie M, Wiltzius JJ, McFarlane HT, Madsen AØ, Riekel C, Eisenberg D. (24). "Atomic structures of amyloid cross-beta spines reveal varied steric zippers".Nature447 (7143): 453–457.PMID17468747.doi:10.1038/nature05695.
↑Gilead S, Gazit E (2004). "Inhibition of amyloid fibril formation by peptide analogues modified with alpha-aminoisobutyric acid".Angew. Chem. Int. Ed. Engl.43 (31): 4041–4.PMID15300690.doi:10.1002/anie.200353565.
↑Green J, Goldsbury C, Mini T, Sunderji S, Frey P, Kistler J, Cooper G, Aebi U. Full-length rat amylin forms fibrils following substitution of single residues from human amylin. J Mol Biol. 2003 Feb 28;326(4):1147-56.PMID 12589759.[1]
↑Morley JF, Brignull HR, Weyers JJ, Morimoto RI. The threshold for polyglutamine-expansion protein aggregation and cellular toxicity is dynamic and influenced by aging in Caenorhabditis elegans. Proc Natl Acad Sci U S A. 2002 Aug 6;99(16):10417-22. Epub 2002 Jul 16.PMID 12122205.[2]
↑Ronald D. Hills, Jr. and Charles L. Brooks. Hydrophobic cooperativity as a mechanism for amyloid nucleation. J Mol Biol. 2007 May 4; 368(3): 894–901. Published online 2007 February 24. doi: 10.1016/j.jmb.2007.02.043. PMCID: PMC1997311. NIHMSID: NIHMS21930.[3]
↑Gazit E (2002). "A possible role for pi-stacking in the self-assembly of amyloid fibrils".FASEB J.16 (1): 77–83.PMID11772939.doi:10.1096/fj.01-0442hyp.
↑Pawar A. P., Dubay K. F.; et al. (2005). "Prediction of "Aggregation-prone" and "Aggregation-susceptible" Regions in Proteins Associated with Neurodegenerative Diseases".J Mol Biol350 (2): 379–92.PMID15925383.doi:10.1016/j.jmb.2005.04.016.
↑Demuro A, Mina E, Kayed R, Milton SC, Parker I, Glabe CG (2005). "Calcium dysregulation and membrane disruption as a ubiquitous neurotoxic mechanism of soluble amyloid oligomers".The Journal of Biological Chemistry280 (17): 17294–300.PMID15722360.doi:10.1074/jbc.M500997200.>
