항체에 대한 세부적인 이야기 part1

안녕하세요?

면역학 책의 초장을 끝내고, 뒷 부분으로 들아가기 시작하니 제가 이해하기 점점 어려워져 오기는 옵니다. 그래도 가치가 있는 작업이라는 생각이 들어서, 이해가 되는 대로 알기 쉽게 이포스팅에서 관련된 내용을 다루고자 합니다. 먼저 이번 포스팅의 내용이 이전에 <면역학 이야기>에서 했던 내용과 이어지니, 이전에 포스팅을 하였던 내용을 아래의 링크를 타고 들어가서 읽어 주셨으면 합니다.

링크 : 적응면역 이야기 part1-항원과 항체이야기

일단 묘사를 Y자 형태로 하기는 했지만, 실제로 항체(antibody)는 4개의 펩타이드(peptide)로 이루어진 '당단백질'이라고 합니다. 여기서 나오는 '펩타이드'와 '당 단백질(Glycoprotein)'이라는 용어가 낯설으신 분들은, 먼저 아래의 링크를 타고 가셔서 기초적인 지식을 얻으시길 부탁드립니다.

링크 : 단백질의 당화(Protein Glycosylation)

먼저 언급해야 하는 것으로는, 항체 면역글로불린(Immuno Globulin)으로 종종 불리며, 5개의 종류가 있다고 합니다. (IgG, IgM, IgD, IgA, IgE) 이 5가지 종류의 면역 글로불린 중에서, 혈청내의 주된 항체는 IgG이며, 구조와 기능면에서 가장 잘 알려져 있다고 합니다. 그래서 면역학 책에서도 우선적으로 IgG를 다루고 있으며, 나머지 면역 글로불린도 IgG와 관련되어 전개해 해 나간다고 언급을 하고 있습니다.

먼저 항체는 위 그림의 좌측과 같이 중쇄(heavy chain)이라고 하는 녹색의 '펩타이드 2개'가 있는데, 각각의 펩타이드 분자량이 '약 50KDa'로 무거워서 '중쇄'라고 불린다고 합니다. 그리고 2개의 '청색'으로 표시가 되어 있는 상대적으로 가벼운 분자량(25KDa)로 이루어진 '경쇄(light chain)'가 있습니다. 즉, 항체인 IgG는 일반적으로 중쇄2개와 경쇄2개로 이루어져 있습니다.

당연 이렇게 펩타이드4개만 있다고 해서 바로 항체가 되는 것도 아니고, 경쇄와 중쇄 사이에, 그리고 2개의 중쇄 사이에 '이황화 결합(disulfide bond)'이라는 것이 일어나서 Y자 형태의 구조를 이루게 됩니다. 아마 이 '이황화 결합(disulfide bond)'라는 말 자체가 낯설으신 분도 많으리라 생각이 되는데, 우선은 아래의 그림을 통해서 간단하게 설명을 드리도록 하겠습니다.

먼저 '황'이란 것에서 알수 있듯이, 아미노산 중에서 '시스테인(cysteine)'이라는 아미노산은 '황'원자를 가지고 있는데, 산화되면 시스테인 끼리 '이황화결합(disulfide bond)'를 이루어서, 위 그림의 아랫쪽에 나와 있는 것처럼 단백질이 그냥 길다란 아미노산의 연결-펩타이드에서 3차로 '접히는' 구조가 만들어 지게 도와주는 것입니다. 이게 항체에 왜 중요하냐 하면, 항체에 아래 그림과 같이 '이황화결합'이 있기 때문입니다.

S-S로 표시가 된 부분이 당연 '이황화결합'을 하는 부위이며 항체가 환원된다-산성인 조건에 들어가게 되면 이 결합이 끊어져서 더 이상은 형태를 유지할 수 없게 됩니다. 이제 '중쇄'와 '경쇄'말고, '일정부위'와 '가변부위'에 대해서 설명에 들어야 겠습니다. 포스팅의 처음 부분에 올려진 그림에도 그렇고, 지난번 적응 면역에 관련된 포스팅에서도 그러했지만, 항체는 일정하게 유지되는 부분과 항원이 다양한 만큼 변화가 일어나는 끝 부분이 있습니다.

특이하게도 '일정부위(constant region)'을 다른 이름으로 'C부위(C region)'으로 부르기도 하고, '가변부위(variable region)'을 다른 이름으로는 'V부위(V region)'이라고 부르기도 한다고 합니다. 특히 가변부위의 끝 부분은 하나의 '가변 도메인(variable domain)'또는 'V도메인(V domain)'이라고 불린다고 합니다. 중쇄 VH, 경쇄는 VL이라고 불린다고 하며, 이외의 부위를 '일정도메인(constant domain)'또는 'C도메인(C domain)'이라고 부르며, 아래의 그림과 같이 도메인으로 나위어 진다고 합니다.

위 그림에서 볼 수 있듯이, 중쇄는 1개의 'V도메인'과 3개의 'C도메인'을 가지고 있으며, 경쇄는 1개의 'V도메인'과 'C도메인'을 가지고 있는 것을 보실 수 있습니다. 이렇게 일정하느냐 변화가 있느냐 여부만 가리는 것이 아니라, 식물에서 유래한 단백질인 '페파인(papain)'을 사용해서 항체를 절단했는 것을 가지고서 구조를 나누는 기준이 있다고 합니다. 이 경우는 아래의 그림과 같습니다.

먼저 페파인 혹은 파파인이라고 불리는 단백질에 잘린 이후에 항체는 Fab와 Fc로 나누어지는데, 항원에 결합하는 부위라고 해서 'Fab(Fragment antigen binding)'이라고 하는 이름이 붙었다고 합니다. 반대로 기둥에 해당하는 Fc부위는 'Fc(Fragment crystaqllizable)'이라고 먼저 결정(crystal)을 형성했기 때문에 이렇게 이름이 지어 졌다고 합니다. 그렇게 크게 중요하지는 않지만, 이 역시 종종 면역학에서 쓰이기 때문에 소개를 했습니다.

마지막으로 이번 포스팅에서 언급할 것으로는 일반적으로 항체를 'Y자"형태로 묘사를 하지만, 실제 이 Y자는 항체가 취할 수 있는 형태중에 하나라고 합니다. 아래의 그림을 보시면 IgG가 상당히 유연하기 때문에 다양한 형태를 취할 수 있습니다.

워낙에 변형이 많아서 모양을 일일히 열거하기 힘들지만, 위 그림에서 화살표로 된 방향으로 다양하게 Fab부위와 Fc부위가 움직이며, 면역학 책에서 언급하고 있기로는 이러한 항체의 유연성이 어떤 기능적인 측면에서 도움이 되는 것으로 판단하고 있습니다. 이외에 언급을 해야하는 내용이 많이 있기는 하지만, 너무 포스팅이 길어지기 때문에 이만 줄이도록 하겠습니다.