272: 분비 항체 (Secretory Antibodies)

Author: Lauryn Brooks, Carolina Colón-Colón, Aayushi Patel, Asya Polat, David S. Goodsell Translator: PDBj


이 기사는 정량생물의학 럿거스연구소(Rutgers Institute for Quantitative Biomedicine) 주최로 개최된1주일간의 대학생 및 대학원생을 위한 집중 합숙의 일환으로서 로렌 브룩스(Lauryn Brooks), 캐롤리나 콜론(Carolina Colón-Colón), 아유시 파텔(Aayushi Patel), 아샤 폴랫(Asya Polat)이 집필하고 그린 것입니다.

생물들의 수호자

여기에 나타낸 것은 분비형 IgA로, 항원결합도메인(Fab)을 빨간색, 상수 도메인(Fc)을 주황색과 노란색, J사슬을 자홍색, 분비성분을 보라색으로 나타냈다. 그림에는 중심 부분의 원자 구조(6ue7)와 Fab 도메인의 저분해능 구조(3chn) 등 2가지 구조가 포함되어 있다.
여기에 나타낸 것은 분비형 IgA로, 항원결합도메인(Fab)을 빨간색, 상수 도메인(Fc)을 주황색과 노란색, J사슬을 자홍색, 분비성분을 보라색으로 나타냈다. 그림에는 중심 부분의 원자 구조(6ue7)와 Fab 도메인의 저분해능 구조(3chn) 등 2가지 구조가 포함되어 있다. 고해상도 TIFF 이미지는이쪽。

모든 항체(antibody)가 모든 종류의 감염병과 싸울 수 있는 것은 아니다. 우리 면역계에 대해 생각할 때 모든 싸움이 혈액 속에서 이뤄지고 있다고 생각할지 모르지만 사실 우리가 만들어내는 항체의 대부분이 지키고 있는 것은 몸의 다른 부분이다. 이 항체들은 분비형 항체(secretory antibody)로 불리며 점막 병원체(mucosal pathogen)에 대한 우리의 첫 번째 방어선이 된다. 분비형 면역글로불린 A(secretoryimmunoglobulins A, sIgA)와 분비형 면역글로불린 M(sIgM)의 2종류가 전신의 점막 보호에 큰 역할을 하고 있다. 놀랍게도 점막면의 표면적이 넓기 때문에 우리는 이 항체들을 매일 약 2~3g씩 장내에서 만들어내고 있다. 이 항체들은 SARS 코로나바이러스 2형(SARS-CoV-2) 등의 점막 병원체나 장내 세균에 대해 우리가 면역 응답을 하는 데 필수적이다. 또한 장내 상재균과 유익한 상호 작용을 하는 역할도 맡고 있다. 최근 발표된 연구에서는 이들 우호적인 세균이 콜로니를 형성하는 장소를 병원성 세균과 경쟁하여 억제 분자를 생산하고 우리의 면역 방어를 준비함으로써 감염에 대한 저항력을 촉진하는 것으로 나타났다.

꽉 잡다

분비형 항체는 독특한 기능을 하기 때문에 폐, 위, 소장, 대장, 담도, 비뇨생식기 등 가혹한 환경을 견딜 수 있는 특수한 구조를 갖고 있다. 분비형 항체는 항체의 전형적인 Y자형 구조를 바탕으로 그 기능을 보조하는 몇 가지 특이한 수식이 가해졌다. 병원체의 인식을 돕기 위해 분비형 항체는 많은 팔을 갖는 경우가 많다. sIgA(여기에 나타낸 것은 PDB 엔트리 3chn과 6ue7의 구조)는 2개(또는 그 이상)의 Y자형 서브유닛으로 구성되어 있으며, sIgM은 5개의 Y자형 서브유닛을 가지고 있다. 이렇게 많은 팔을 가지고 있음으로써 병원체에 있는 여러 부위에 동시에 결합하여 상호 작용을 강화할 수 있다. 또한 특수한 J사슬이 이들을 연결하고 사슬의 말단에 있는 짧은 연장부가 모여 아밀로이드 섬유와 같은 β시트 배열을 이루어 집합체 전체를 더욱 안정화시키고 있다.

밖으로 배출

분비형 항체는 특수한 단백질의 작용에 의해 적절한 장소로 보내진다. 소포체나 골지체 중 고분자의 면역글로불린 수용체(immunoglobulin receptor)가 항체와 결합해 세포 밖 배출을 돕는다. 세포 밖으로 나가면 수용체 단백질은 절단되고 항체가 방출된다. "분비 성분"(secretory component)으로 불리는 수용체의 항체 결합 부분은 여기서 나타낸 구조에서 보여주듯 항체와 결합한 채 남아 있다.

수호자에 대항하는 책략

세균의 프로테아제(sIgA1P, 각 도메인은 농도가 다른 파란색으로 색상 분류)와 분비형 IgA의 일부와의 복합체. 항체의 Fab 영역과 Fc 영역 사이에 있는 링커가 뻗어 있어 절단할 수 있는 상태로 되어 있다는 점에 주목하기 바란다.
세균의 프로테아제(sIgA1P, 각 도메인은 농도가 다른 파란색으로 색상 분류)와 분비형 IgA의 일부와의 복합체. 항체의 Fab 영역과 Fc 영역 사이에 있는 링커가 뻗어 있어 절단할 수 있는 상태로 되어 있다는 점에 주목하기 바란다. 고해상도 TIFF 이미지는이쪽。

세균은 이 분비된 항체에 대해 반격에 나선다. 예컨대 폐렴(pneumonia)이나 수막염(meningitis)을 일으키는 폐렴구균(Streptococcus pneumonia)은 항체를 분해하여 불활성화하는 프로테아제(IgA1P)를 분비한다. PDB 엔트리 6xja에서 볼 수 있듯이 항체의 항원 결합 부위(Fab 영역)에 결합하는 도메인, 항체의 불변 부위(Fc 영역)에 결합하는 도메인, 그 사이에 있어서 단백질을 절단하는 활성 부위 등 3개 부분으로 구성되어 있다. 흥미롭게도 이 세균들은 Fab 단편을 보호막으로 사용하여 숙주의 면역체계로부터 몸을 숨기고 있다는 것이다.

구조 보기

분비성 IgM의 중심 부분

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분비형 IgM 항체는 전형적인 Y자형 항체를 5개 가지고 있어 병원체 표면에 있는 여러 인접 부위에 결합할 수 있다. sIgA와 마찬가지로 이 복합체도 J사슬(자홍색)과 항체 사슬 꼬리부(밝은 노란색)의 β시트로 지탱된다. 또한 여기에는 보라색으로 나타낸 분비 성분도 포함되어 있다. 여기에 나타낸 PDB 엔트리 6kxs에서는 분자의 중심 부분을 포함하지만 Fab 도메인은 누락되어 있다. 그림 아래의 버튼을 클릭하여 인터랙티브로 조작할 수 있는 이미지로 전환하고 이 구조를 보다 자세히 살펴보기 바란다.

이해를 높이기 위한 토픽

  1. RCSB PDB의 일반용 교육 사이트 PDB-101에 있는 '페이퍼 모델 만들기'를 사용하여 항체의 구조와 기능에 대해 배워보십시오.
  2. 분비성 IgA는 2개의 Y형 항체를 동반한 더 큰 복합체도 만듭니다. 이를 보려면 PDBj 메인 사이트에서 분비성 IgA(secretory IgA)를 검색해 보십시오.

참고문헌

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이 기사는 RCSB PDB의 PDB-101로 제공되고 있는 「Molecule of the Month」의.2022년8월의 기사를 한국어로 번역한 것입니다.전재·인용에 대해서는 이용 규약을 봐 주세요.

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