선천적 or 내재적 면역 이야기 part2-보체 이야기

안녕하세요?

지난번 포스팅에서 면역학의 첫 단계라고 해야 할까요? 아무튼 간에 사람의 몸이 외부의 박테리아나 바이러스 등의 미생물에 감염이 되면, 가장 먼저 반응하는 것이 선천적 혹은 내재적 면역 시스템(innate immune system)입니다. 지난번 포스팅에서 대식세포(Macropharge)나 호중구(neutrophil)이 침입한 미생물을 어떻게 처리하는 지 까지 살펴 보았습니다. 그러나 이러한 '식균작용'도 미생물이 인식이 되지 않는 변종이거나 면역을 교란시키려 하기 때문에 보체 시스템(complement system)이 보조적으로 문제를 해결 합니다.

보체(complement)란 간에서 항상 만들어 지는 용해성 단백질 시스템으로 혈액, 림프 그리고 세포 외액에 존재 한다고 합니다. 이 단백질들-1종류가 아닌 여러 종류의 단백질로 30개 이상이 존재하는 것으로 알려져 있습니다. 이 단백질이 미생물의 표면을 뒤덮어서 대식세포와 호중구에 쉽게 잡아먹히게 만들어 줍니다. 이와 같이 마치 박테리아, 바이러스 등의 미생물 세포외막에 붙어서 표식을 찍어주는 작용을 하는 것을 옵소닌 작용(Opsonization)이라고 합니다.

이외에 간략하게 소개된 내용에 의하면, 박테라아의 표면에 보체가 축적 되면 박테리아를 직접 녹여버릴 수도 있으며, 추가적인 대식세포나 호중구를 끌어들여 더 많은 면역세포가 모이도록 도와 줍니다. 이런 보체의 활성은 혈액응고, 섬유소 분해(fibrinolysis),키닌형성(kinin formation)과 함께 혈장 내에서 일어나는 효소의 작용중 하나라고 합니다.

위 그림에서도 올라와 있는 보체성분3 (complement component 3, 줄여서 C3)가 가장 중요한 성분으로 알려져 있습니다. 분자량은 195kDa이며 혈장에는 약 1.2mg/ml의 농도로 존재하고 있는 것으로 알려져 있는 C3는 비활성화 되어 있는 상태로 혈액속을 떠돌아 다니다가 느리고 자발적인 분해 과정을 거치면서 활성을 지니는 단계에 들어가게 됩니다.

위 그림에서 묘사가 된 것처럼 C3는 C3b와 C3a로 나누어지게 되는데, 우선 작은 조각인 C3a는 식균세포인 대식세포나 호중구를 끌어들이는 기능을 합니다. 그리고 큰 조각인 C3b는 그대로 박테리아 등의 미생물과 결합해서, 식균작용이 원활하게 일어날 수 있도록 돕거나 병원체의 표면에 부착된 C3b가 비활성 보체인 B인자(factor B)와 결합하고 나서 단백질 분해 효소인 D인자(factor D)에 의해 C3 전환효소(C3 convertase)가 됩니다.

복잡하기는 하지만, 간단하게 정리 하자면, 보체의 활성화에는 3가지 경로가 존재를 하는데, 세 경로 모두 C3의 활성으로 이어지고, 병원체의 사멸을 위한 과정을 밟아 나아가게 됩니다. 일단 아래의 그림을 이 3가지 경로와 보체가 하는 일을 정리해 보았습니다.

먼저 감염이 시작되면 대체경로(alternative pathway)부터 보체가 활성화되기 시작합니다. 앞서 설명한 C3가 C3a와 C3b로 바로 나누어 지는 것처럼 설명을 하였지만, 사실은 그렇지는 않다고 합니다. 먼저 일반적으로 감염이 일어나지 않은 상태라면, C3가 혈장의 수용성 환경에 노출이 되면서 단백질의 3차원 구조가 변한다고 합니다. 이렇게 변한 상태에서 C3는 분리가 되지 않고 iC3라는 형태의 C3 단백질이 만들어 진다고 합니다.

다시 말하면 C3가 분리되지 않고, iC3라는 형태로 바뀌는 것이지만 이 역시 일반적인 혈장안의 환경에서는 일어나지 않는다고 합니다. 하지만 감염이 되어서 병원체, 특히 박테리아와 근접한 환경에서 이런 작용이 활발하게 일어난다고 합니다. 그럼 앞에서 설명한 C3a와 C3b는 무슨 이야기 인가? 하는 의문이 드실 것인데, 여기서 부터 아래의 그림과 같은 인련의 과정이 일어 난다고 합니다.

앞서 소개한 iC3는 비활성 보체인 B인자 (factorB) 와 먼저 결합을 하게 되고, 이어서 단백질 분해 효소인 D인자 (factorD)-위 그림에서 역삼각형으로 묘사된 도형인데, 이 D인자가 보체인 B인자를 끊어서 Ba와 Bb로 나누게 됩니다. 이때 분자량이 작은 Ba는 떨어져 나가게 되고, 분자량이 큰 Bb는 iC3에 그대로 붙어 있어서 iC3Bb라는 단백질을 형성하게 됩니다. 물론 이때 형성되는 위치는 우리몸에 침입한 병원체-특히 박테리아의 표면이 됩니다.

이 iC3Bb는 C3전환효소(C3 convertase)들 중에 하나라고 합니다. 즉, C3전환효소는 수많은 종류가 있지만, 위 그림에서 묘사된 iC3Bb도 그 C3전환효소들 중에 하나라고 합니다. 일단 이 iC3Bb는 아래의 그림에서 묘사되는 행동을 수행하게 됩니다.

즉, iC3Bb가 C3를 만나서 C3a와 C3b로 자르고, C3a는 날라가서 '다른 면역 세포를 부르는 신호탄'이 되고, C3b는 바로 '병원체의 표면에 붙어 마커'가 되는 것입니다. 일단 복잡하기 하지만, 간단히 정리하면 다음과 같은 내용을 얻게 됩니다.

보체 C3는 박테리아 근처에서 iC3로 변신후 보체B인자와 D인자를 남아 iC3Bb로 변신 합체 한뒤, 멀쩡한 C3를 C3a와 C3b로 자른다.

그럼 C3b는 잘려서 박테리아와 같은 병원체 표면에서 끝이냐 하면 그것도 아닌게, 아래의 그림과 같은 작용을 통해서 '또 다른' C3전환효소로 변신하게 됩니다.

iC3Bb와 마찬가지로 여기서도 보체인 B인자와 단백질 분해 효소인 D인자가 관여하게 됩니다. 여기까지 보면 iC3Bb라는 C3전환효소가 나오고, '또 다른 ' C3전환효소가 나오게 됩니다. 결과적으로 아래의 그림에서 묘사되는 상황이 됩니다.

위 그림에서 묘사가 된 것과 같이 박테리아와 같은 병원체의 표면에서 수많은 C3전환효소가 생기고, 이는 C3를 열심히 잘라 병원체의 표면을 C3b로 뒤덮어 버리는 결과를 낳게 됩니다. 결국 위에서 설명을 한 것은 어디까지나 '대체경로(alternative pathway)'에서 벌어지는 일이며, 이외에 '렉틴경로'나 '고전경로'는 일단 내재적 면역에서는 다루지 않습니다.

설명을 하다보니 길어 졌는데, 일단 보체인 C3b가 병원체의 표면에 붙는 것만으로는 완전히 끝이 아니라, 이 뒤에 다른 작용이 있는데, 이는 다음 포스팅에서 다룰 젓을 약속드리며 이번 포스팅을 마치겠습니다. 이 포스팅의 내용이 좀 혼란스러우시겠지만, 다음과 같은 문장만 기억해 주시면 되겠습니다.

선천적 면역반응에서 '보체C3'는 잘려서, C3b가 되고 병원체인 박테리아의 표면을 뒤덮는다.