항체의 구조에 대하여(2)

항체의 heavy chain과 light chain의 각각 영역은 특정 기능을 합니다. 오늘은 그 영역과 기능에 대해서 알아보고자 합니다.

CH1과 CL 영역

항체가 항원과 결합하는 힘(acidity)는 수용체의 다가결합에 의해 조절됩니다. 항체는 두 개의 항원 결합 부위를 통해 이 성질의 이점을 이용할 수 있도록 진화했습니다. 세균 또는 병원체의 표면에 존재하는 다가항원의 각각의 결정기와 결합함으로써 이런 증강이 더 많이 이루어집니다. 

CH1과 CL 영역은 항체 분자에 존재하는 항원결합가지를 뻗는 역할을 하며, 항원과의 결합이 용이할 수 있도록하는 역할을 합니다. 이 두 영역 사이에 존재하는 사슬간 disulfide bond는 이 두 영역이 결합하여 VH-HL쌍이 서로 결합함으로써 항원결합부가 안정한 구조를 형성하는데 기여합니다. 

 

Hinge region (경첩부위)

CH1과 CH2 영역 사이에 뻗어있는 peptide 서열은 다른 영역과 상동성이 없습니다. 이 부분을 hinge region이라고 하며, proline residue가 많이 있어서 유연성이 높아 IgG, IgD, IgA 항체의 항원과의 결합 시 다양한 각도를 취할 수 있어서 항원 결합의 효율이 높습니다. 또한 hinge region에 길게 늘어선 아미노산 사슬은 protease에 의해 쉽게 잘릴 수 있어서 초기 항체 구조를 연구하는데 이용되어 왔습니다. 

Proline 뿐 아니라 cysteine residue도 많이 존재하는데, 이는 light chain의 dimerization(이량체화)에 관여합니다. Light chain의 사슬간 disulfide bond 수는 모든 생물체가 같은 것은 아니고, 종 간에 차이가 있습니다. IgE 의 light chain에는 hinge region이 없어서 사슬 간 disulfide bond이 CH1과 CH3 영역 사이에 존재합니다. IgM의 경우, CH3와 CH4에서 disulfide bond가 존재합니다. 

 

탄수화물 사슬

면역글로불린은 일반적으로 많이 glycosylated(당화)되어 있고, 어떤 항체는 light chain에도 탄수화물이 부착되어 있습니다.

 

C-terminal region(C-말단영역)

5개의 항체 클래스는 면역글로불린 형태 또는 림프구 세포막 부착 형태로 존재할 수 있습니다. 분비되는 항체는 CH영역의 말단 부분인 C-terminal 부분에 다양한 길이의 수용성 아미노산 서열을 가지고 있는 것이 특징입니다. 

 

- 약 26개 아미노산으로 구성된 세포외의 수용성 spacer(간격자)서열

- 약 25개의 아미노산으로 구성된 transmembrane segment(막통과부위)

- 약 3개의 아미노산으로 구성되어있는 아주 짧은 cytoplasmic tail(세포질내 꼬리부위)

 

B림프구에서 생성되는 세포막 면역 글로불린 클래스는 특정 발생단계와 항원의 자극 조건에 따라 다릅니다. pre-B림프구는 IgM만을 발현하고 있으며, 항원과 만나지 않은 성숙한 B림프구는 IgD, IgM을 함꼐 발현하고 있습니다. 항원에 의해 자극 받은 후에는 IgD는 표면에서 사라지고, 세포막과 함께 분비되는 면역글로불린의 불변부위는 다른 isotype으로 전환될 수 있습니다. 또한, 항원 자극을 받은 B림프구가 생성하는 항체는 주변의 T림프구나 항원전달세포가 생산하는 cytokine 의 종류에 따라 결정됩니다.

 

X-ray crystallography: 초기 항체-항원 결합의 구조를 규명

Crystallography(결정학)은 항체-항원 결합을 특성과 구조적 특징을 분석하고 연구하는데 사용되어 왔습니다. 항체의 두 사슬 모두 또는 하나가 어떤 항원에 주로 접촉하는지 밝힐 수 있었습니다. 연구 결과, 대부분 항체-항원 접촉 면적은 넓고 돌출 되거나 함몰 부위가 항체 표면에 존재해서 항원의 돌출 또는 함몰 부위와 상보적으로 결합하고 있습니다.