적응면역 이야기 part3-T cell 이야기 part1

안녕하세요?

지난번 포스팅에서는 B cell에 대해서 다루었는데, 이번 포스팅에서는 'T cell'의 복제와 분화부터 다루면서, 항체(antibody)가 닿지 못하는 세포의 내부에 병원체인 미생물이 들어갔을 경우에는 '내재적 면역(innate immunity)'에서 와는 어떻게 다른 방식으로 일을 처리하는 지에 대해서 다루어 보고자 합니다. 우선은 B cell과는 조금은 다른 T cell의 클론선택(clonal selection)에 대해서 알아볼까 합니다.

항원에 결합할 수 있는 항원 수용체 (TCR)이 있는 미성숙한 T cell이 선택받아 분열되는 것은 B cell이랑 똑같은데, B cell은 처리되지 않은 단백질을 인식한다면, T cell은 단백질의 아미노산 서열(Amino acid sequence)를 인식한다는 차이점이 있습니다. 좀 어려우신 분들을 위해서 아래의 링크를 타고 들어가셔서 단백질에 대한 전반적인 지식을 읽고 와 주셨으면 합니다.

링크 : 단백질의 PTM(Post Translational Modification)

위 링크의 내용을 읽어 보셨다면, RNA로 부터 단백질이 번역(translation)되어서 나오면, 이를 Polypeptide라고 해서 일직선의 아미노산을 이어 붙인 일종의 '작대기'가 됩니다. 그럼 T cell의 항원 수용체(TCR)은 바로 이 '작대기'형태의 '아미노산 서열'을 인식한다면, B cell의 경우에는 항원수용체(BCR)이 1개의 '덩어리'를 이루고 있는 구조-'접혀서'생긴 '3차 구조'를 그대로 인식한다는 차이점이 있다고 합니다.

그 다음으로 T cell의 증식에 중요한 것으로는 음성선택(negative selection)이 있다고 합니다. 인체에 원래 가지고 있는 MHC라고 하는 당단백질에 지나치게 달라붙는-그러니까, 항원을 제시하고 있지 않은 상태인데도 T cell이 반응해서 건강한 세포를 죽일 수 있는 T cell은 세포자살 시키고, '항원'에는 결합하되, 'MHC'에는 결합하지 않는 T cell만을 흉선에서 내보내는 것입니다.

위 그림에서 묘사가 되어 있는 것처럼, 항원에 특이성 있게 결합하는 T cell이라고 하더라도, MHC에도 반응해서 '멀쩡한'세포를 공격할 수 있으면, 흉선에서 탈락시키기 때문에 1%미만의 세포만이 선택이 된다고 합니다. 이 때문에 우리몸의 면역체계가 우리몸의 '멀쩡한' 곳은 공격하지 않는 자기관용(Self-tolerant)를 가지게 된다고 합니다.

이제 통과가 되었ㅇ면, B cell처럼 T cell도 분화(differentiation)을 하는데, 여기서 '보조 T 세포(T helper cells, Th)', '세포독성 T 세포(cytotoxic T cells, Tc)', '면역조절 T 세포(regulatory T cells, Tr)'이 있습니다. 이 T cell들의 기능에 대해서 이야기를 다 하기에는 너무 많기에 세포 매개성 면역이라고 해서, 세포내 병원체에 대해서 방어를 담당하는 것에 촛점을 맞추어서 이야기를 전개 하겠습니다.

먼저 MHC는 Major Histocompatibility complex의 약자이며, class I 와 class II의 2종류가 있다고 합니다. 면역학 책에서는 자세히 나오지는 않았지만 에전에 포스팅을 하였을 때는, 이 MHC가 선천적 or 내재적 면역과 적응면역의 연결고리 역할을 한다는 것을 언급 하였습니다.

링크 : 선천적 or 내재적 면역 이야기 보충-선천적 면역과 적응면역의 연결고리

지난번 포스팅에서 이 '수지상 세포(dendritic cell)'와 결합하는 'T cell'에 대한 설명이 없었는데, 이 T cell은 '미경험 T cell'이라고 해서 활성화가 되지 않은 상태인데, 수지상 세포가 제시하는 항원에 의해서 활성화 되면, 이제 대식세포등의 작용에도 다시 활성화가 가능하도록 변합니다.

위 그림에서는 항원제시 세포에 대해서 '세포독성 T 세포(Cytotoxic T cell)'과 '보조 T cell(helper T cell)'이 어떻게 결합하는 지를 보여주고 있습니다. 각자 MHC class i 와 MHC class ii에만 반응을 하는 막 단백질로 CD8과 CD4가 있습니다. 각각 세포독성 T cell과 보조 T cell에만 나오는 단백질로, MHC class1에는 반드시 세포독성 T cell만이 결합하고, MHC class2에는 반드시 보조 T cell만이 반응을 하게 됩니다.

먼저 여기서 나온 CD8이니 CD4라고 하는 이름에 들어가 있는 CD는 '분화집단(Clusters of Differentiation)'을 의미한다고 합니다. 이 단백질은 240개 이상이 있다고 하며, 세포의 분화와 발달 및 서로 다른 단계를 구분하는 데 사용된다고 합니다.

그럼 이제부터 MHC class1과 그에 관련된 T cell의 작용에 대해서 설명을 하도록 하겠습니다. 우선 아래의 그림은 MHC class i가 어떤 원리로 항원을 제시하게 되는 지를 묘사하고 있는 그림이 되겠습니다.

위 그림은 간략하게나마 바이러스가 인체를 구성하는 세포 안으로 들어와서 어떻게 자기 단백질-바이러스의 외피를 구성하는 단백질을 만들어 내며, 그 과정이 여타 인체를 구성하는 단백질을 만들어 내는 과정과 크게 다를 것이 없다는 것을 보여주고 있는 것입니다. 우선 아래의 링크를 먼저 읽으시면 세포의 내부를 구성하고 있는 소포체에 대해서 추가적인 지식을 얻을 수 있으리라 봅니다.

링크 : 단백질의 당화 (Protein Glycosylation)

일단 이렇게 바이러스에 감염된 세포가 항원을 위에 올라와 있는 그림에서 처럼. 소포체에서 '번역(translation)'과정을 거치는 것 까지는 같으나, 여기서 MHC class1이 바이러스의 펩타이드를 잡아서 소포체에서 출발해서 세포막 밖으로 나가는 일련의 과정을 거치게 되는 것입니다. 이렇게 감염된 세포가 항원을 제시하게 되면, '세포독성 T cell'이라고 T cell이 와서 TCR이 MHC class 1과 결합을 하니다.

위 그림에서 나오는 것처럼, 마치 NK세포의 작용마냥 바이러스에 감염된 세포를 죽이는데, 자세한 기작은 나오지 않았습니다. 아마 면역학 책의 진도를 더 나아가면 그 작용이 나오리라 생각이 되는데, 지금의 단계에서는 여기까지는 나오지 않았습니다. 

추가로 '수지상 세포(dendritic cell)'에서도 맨처음 'MHC class 1' 항원을 제시해서 'CD8이 있는 미성숙한 T cell'과 결합한다고 합니다. 그 결과 미성숙한 CD8 T cell이 '세포독성 T cell' 로 '분화'가 되어서 림프구를 떠나 감염된 부위로 간다고 합니다.

아직 다루지 않은 T cell의 많은 부분이 남아 있는데, 너무 포스팅이 길어지기 때문에 여기서 줄이도록 하겠습니다. 나머지 부분은 다음 포스팅에서 다루도록 하겠습니다.