항체의 구조에 대하여(1)

2개의 light chain, 2개의 heavy chain

항체는 4개의 polypetide chain을 공통적으로 가집니다. 즉, 2개의 동일한 light chain(L)과 2개의 동일한 heavy chain(H) 구조를 가지고 있습니다. 각 light chain은 짝을 이루는 heavy chain과 결합되어 있습니다. 이 결합은 cystein 잔기 간 disulfide bonding 과 VH와 VL간 및 CH1 와 CL 영역 간 비공요 결합에 의해 형성됩니다. 이 결합으로 인해 heterodimer(이형이량체) 를 형성하게 됩니다. 여러 disulfide 결합이 2개의 heavy chain사이를 후반부 절반부터 연결하고 있고, 2개의 light chain의 carboxy-terminal에서는 대응하는 영역 사이의 비공유 결합으로 연결되어 있습니다.

 

항체는 2개의 동일한 항원 결합부위를 지닌 Y 모양의 분자 구조를 가지며, Y자 형의 위 쪽 끝 부분에 각각의 항원 결합부위가 있습니다. 이 부위는 light chain 과 heavy chain의 N-terminal 에서 유래한 아미노산으로 구성되어 있습니다. 각각의 항원의 비결합 부분은 Y자형 가지의 뻗은 형태를 이룹니다. Y자형의 아래 끝부분은 heavy chain의 C-terminal 영역으로 구성되어 있습니다. 

 

항체 구조에서 비교적 유연한 부분인 hinge region에 의해 연결되어 있습니다. 이 부분은 파파인 이라는 단백질 분해 효소에 대해 감수성이 있는 있는 부분입니다. 파파인 효소는 항원 분자를 두 개의 동일한 항원 결합특이성을 나타내는 조각으로 나누고 (fragment-antigen binding, Fab), 항원과 결합하지 않은 부위인 또 다른 조각으로 나눕니다. 이 마지막 조각은 모든 항체에서 동일하며, crystallize가 비교적 쉬어서 Fc(fragment crystallizable)이라 합니다.

 

Fab은 항원과 결합하고, 항원과 결합한 항체의 Fc 부분은 포식세포 등에 있는 Fc receptor와 결합하거나 면역 작동 분자와 결합합니다. 이런 방식으로 항체는 병원체에 대한 면역을 나타낼 수 있습니다. Fc receptor는 여러 종류가 있고, 각 Fc receptor는 서로 다른 세포에서 발현됩니다. Fab은 항체의 항원 결합부위로 VL/VH와 CL/CH1  쌍으로 구성되어 있습니다. Fc는 항체의 항원 결합부위는 아니고, CH2/CH2와 CH3/CH3 영역의 쌍으로 구성되어 있습니다.

 

Light chain 의 구조

Light chain의 N-terminal 부분은 가변부위 또는 VL이라 하며, 변화가 적은 C-terminal부분은 불변부위 또는 CL이라 합니다. 2개의 주된 염기서열을 갖는 서로 다른 light chain의 불변부위를 K(Kappa)와 λ(lambda)형 사슬이라고 합니다. 사람에 따라서 2개의 클리스의 light chain 이 비슷한 양으로 발현되는데, 60%의 사람은 K형 사슬로, 40%는 λ형 사슬로 구성되어 있다고 합니다. light chain의 amino acid sequence를 보면 가변부에서도 몇 개의 과변이부가 존재합니다. 이 부분은 항원과 결합하는 부위여서 CDRs(complementarity-determining regions)이라고 부릅니다. 

 

Heavy chain의 구조

heavy chain의 불변부위 서열은 5개의 클래스로 구분됩니다. μ(mu), δ(delta), γ(gamma), ε(epsilon), α(alpha)로 표시합니다. 각각 서로 다른 heavy chain의 불변부위는 isotype이라고 하며, 특정 항체 분자의 isotype에 따라 클래스가 결정됩니다. μ 형은 IgM, δ 형은 IgD, γ 형은 IgG, ε 형은 IgE, α 형은 IgA 입니다. heavy chain 불변부의 길이는 γ, δ, α 사슬은 330개 아미노산 잔기로 이루어져 있고, μ 사슬은 440개 아미노산 잔기로 이루어져 있습니다. 따라서 이 길이에 따라, IgG, IgD, IgA heavy chain의 분자량은 약 55 kDa 이고, IgM과 IgE heavy chain은 분자량이  약 20% 정도 더 큽니다. γ, α heavy chain은 아미노산 서열에 따라 sub-isotype으로 분류되고 이에 대응하는 항체는 sublass로 분류합니다.