꼬슬꼬슬 Convergence !!

면역원성(immunogenicity)은 항원 자체의 성질과도 관련 있지만, 항원 외적인 요소에 의해서도 영향을 받습니다.

■ 항원 자체의 성질

 - 항원 이질성 (foreignness)
 - 분자량 (molecular size)
 - 화학조성과 복잡성 (chemical composition and complexity)
 - 항원제시세포와의 결합성(antigen presentation)

 등의 영향을 받습니다.
 

■ 항원 외적인 요소

 - 숙주의 유전적 구성
  : 예를 들어 B형 간염 예방 접종을 받고 어떤 사람은 항체가 생기는 반면 다른 어떤 사람은 항체가 생기지 않는 것을 볼 수 있습니다.  이는 항원을 받아 들인 숙주의 일부 유전자가 서로 다르거나 그 유전자의 발현이 다르기 때문입니다.
    이런 차이는 주로 주조직적복합체 (MHC: Major Histocompatibility Complex) 유전자가 다르기 때문에 (allotype) 나타나는 것으로 알려져 있있습니다.


 - 항원의 양과 투여경로
  : 너무 많은 양의 항원을 투여하거나 너무적은 양을 투여하면 면역 반응이 일어나지 않고 오히려 내성(tolerance)상태가 될 수 있습니다.
    일반적으로 경구투여(입을 통해 먹음(PO))보다는 비경구투여(근육주사(IM), 정맥주사(IV)등등) 가 면역 반응을 잘 유도합니다.
    항원의 반복적인 투여로 항체 생산을 돕기도 합니다.

 - 에져번트(adjuvant)의 사용여부
  : adjuvant는 숙주 내에서 항원을 더 오래 존재하도록 하거나 다른 면역 세포들을 자극하여 면역반응을 돕는 물질을 말합니다. 이런 물질들을 사용함으로써 면역원성을 높일 수 있습니다.

■ 좋은 면역원

 - 이질성이 크고 (숙주에 존재하지 않는 다른 생명체의 분자, 진화적으로 멀어서 구조나 아미노산 배열이 다른 물질)
 - 분자량이 충분히 크며
 - 화학적 조성이 복잡하여 그 구조가 복잡할 수록 (저분자<고분자<단백질<세포)

좋은 면역원이 됩니다.



참고로 B cell은 단백질, 탄수화물, 지방, 핵산 등 어떤 것이라고 항원으로 작용하지만 T cell은 오로지 단백질 항원에만 반응합니다.
대부분의 면역반응에서  T cell의 역할이 중요하므로 면역반응으르 잘 유도하는데는 단백질 항원이 유리합니다.

  항원(antigen)은 항체(antibody)와 반응하지만 생명체에서 항상 항체의 생산을 유도하지는 않습니다. 다시 말하면 어떤 항원은 그 자체로 항체 생산을 잘 유도 하지만, 어떤 항원은 어떤 조건이 맞아야만 항체를 생산합니다. 이런 반응은 항체 뿐만 아니라 T cell의 반응에도 마찬가지 입니다.

  항원과 구분하여  체내에 들어와서 체액성 면역반응과 세포 매개성 면역 반응을 유도하는 물질을 면역원(immunogen)이라고 합니다. 좀 더 자세히 말하면 면역원은 체내에 들어와서 B cell을 Plasma cell로 활성화 시켜 항체를 생산하게 하거나 T cell을 helper T cell이나 cytotoxic T cell (CTL)로 활성화 시키는 등의 면역 반응을 유도하는 물질입니다.

  면역원은 항원이라고 할 수 있지만 모든 항원이 면역원인 것은 아닙니다.

  즉, 항원-항체가 반응(결합)하는 여부와 항체를 잘 생산하느냐의 여부는 별개의 문제라는 것 입니다.

 
■ 합텐(hapten)과 캐리어(carrier protein)

 
 - 합텐(hapten)
  : 5000달톤 이하의 작은 분자는 항체와 결합을 할 수 있지만 그 자체로 항체의 생산을 유도하기는 어렵다. 즉 이런 작은 분자들은 항원이지만 면역원이 아닌 경우에 해당한다. (아래와 같은 작은 분자들.)

 - 캐리어(carrier protein)
  : hapten 같은 작은 분자가 다른 큰 분자의 단백질과 결합했을 때 hapten에 대한 항체 생산을 유도한다.

  다시 설명하면 hapten만으로는 면역반응을 일으킬 수 없지만 다른 단백질과 결합시켜 면역반응을 유도하는 면역원으로서 기능을 할 수 있다는 것입니다.



  항원의 면역원성은 이 hapten이라는 물질에 대한 항체반응을 연구하는 과정에서 알려졌습니다.
  1920년대 K. Landsteiner 라는 사람의 연구에서 DNP(dinitropehnol)을 hapten 항원으로 이용하여, DNP만 실험 동물에 주사한 경우 hapten에 대한 항체가 만들어 지지 않는 것을 확인 하였습니다. 반면 DNP hapten을 BSA(bovine serum albumin: 소혈청알부민)에 공유결합 시킨 후 주사 한 경우에는 hapten이 면역원 역할을 하는 것을 발견하게 됩니다. 이후 hapten과 결합하여 면역반응을 유도한 단백질을 carrier 라고 부르게 되었다고 합니다.

■ hapten에 대한 항체 생산에서 B cell과 T cell의 상호작용

  hapten이 붙어있는 단백질이 체내에 들어와서 B cell의 항체 단백질과 결합하면, B cell이 endocytosis(내포작용)를 하여 hapten과 carrier protein을 분해해서 T cell에 제시하게 됩니다. 이를 인지한 T cell은 B cell이 항체를 만들 수 있도록 유도합니다. 이런 과정을 거치는 이유는 B cell의 MHC(Major Histocompatibility Complex : 사람의 경우 HLA(Human Leucocyte Antigen))가 peptide와만 결합하기 때문에 hapten 같은 분자만으로는 항원제시 과정이 일어날 수 없는 것입니다.

이번에는 항원과 항체의 결합에 대해서 알아보겠습니다.

그동안의 내용들은 다른 사물과 비유하기 힘든 부분이 많아서(?) 좀 재미가 없었을 것 같네요.
이제 머리를 쥐어 짜내서라도  좀더 이해하기 쉬운 글을 쓰도록 하겠습니다.
서론이 길었죠.^-^
언제든지 틀린 내용에는 딴지 부탁드립니다.^^

다시 들어갑니다. 항원과 항체의 결합에 대해서 이야기 하겠습니다.

 - 항원과 항체의 결합은 항체의 아미노산 분자와 항원 분자간의 비공유 결합 입니다. 이런 비공유 결합은 둘 사이의 거리가 가까워져서 생깁니다.
 - 항원과 항체는 서로 화학적으로 상보성을 가진 특이적 결합입니다.
 - 또 항원이 항체와 결합하는 부분은 항원의 전체가 아닌 항원의 일부분이며, T cell 항원의 경우도 마찬가지로 항원의 일부분만이 T cell과 결합합니다.

이렇게 항체와 결합하는 항원의 일부 지역을 항원 결정(결합) 부위(antigenic determinant) 또는 epitope 이라고 합니다.
항원은 큰 분자인 경우가 많고 항원 전체에 한 가지 항체만 결합하는 것이 아닙니다.
즉 하나의 항원에는 다양한 항원 결정 부위(epitope)가 있다는 말입니다.

아래 그림에서 세균(항원)의 표면에 서로 다른 모양의 epitope을 보실 수 있습니다. 항체 A와 항체 B가 붙에 있네요. ㅎㅎ

아래 폭탄모양 그림 처럼 여러 종류의 epotope을 가질 수 있습니다. 또 오른쪽 그림에서는 epitope이 MHC와 결합한 작은 분자네요.

예를 들어 우리 집에 제 힘으로 제압할 수 있는 도둑이 들어왔다고 가정해봅시다. 도둑을 맨손으로 제압하기 위해서 도둑(항원)의 손을 묶을 수도 있고 발목을 잡고 늘어질 수도 있고 어쩌면 헤드락을 걸어버릴 수도 있다는 것이죠. 그러니깐 우리 집에 칩입한 항원을 근거리에서 제압할 수 있는 부위가 여러군데 라는 겁니다.

사실 제압이라기 보다 epitope은 항원을 인식하는 부위라고 하는 것이 정확합니다!!


■ B cell epitope

  항체는 B cell의 항원 수용체로 항원의 입체 구조를 그대로 인식하여 항원과 직접 결합합니다. 탄수화물, 단백질, 핵산 등 모든 물질을 인식하며 epitope이 여러 종류일 수도 있고, 그 것들이 서로 다르게 생기거나 혹은 비슷하게 생길 수도 있습니다. 


■ T cell epitope
  
  아래 그림의 초록색 분자 부분이 epitope입니다.

  T cell의 항원 수용체인 TCR(T Cell Receptor)은 단백질 항원만 인식합니다.
  다시 설명하자면 TCR이 항원인 큰 단백질과 직접 결합하지는 못합니다. 즉 입체구조를 인식하지 않는 다는 말입니다. 대신 항원 단백질의 펩타이드가 다른 세포의 MHC(Major Histocompatibility Complex)단백질과 결합된 상태를 인식합니다.
  간단히 말해서 단백질 항원의 일부 아미노산 서열을 인식하여 면역반응을 하는 것 입니다.
  즉, 항원 단백질의 일부 펩타이드 서열이 T cell epitope이 되는 것입니다.


■ 항원 인식에서  T cell과 B cell의 차이

  혹시 늑대와 7마리 아기염소 이야기를 기억하시나요?

  "블라블라 여차저차 하여 늑대가 엄마 염소의 흉내를 내서 아기 염소들을 잡아 먹으로 갑니다. 6마리의 아기 염소는 엄마 흉내(변성)를 내는 늑대에게 속아서 그만 잡아 먹히고 말지요. 하지만 마지막 한마리 아기 염소는 늑대의 목소리(아미노산 서열)를 듣고 엄마 염소가 아니라는 것을 알아차립니다."
 (이해를 위해 제가 나름 각색을 했습니다 ^^ 이해해주시길)

  위 이야기에서 늑대 밥이 된 6마리 아기 염소는 B cell, 살아 남은 한마리 아기 염소는 T cell에 비유할 수 있습니다.
  즉 B cell은 항원을 인식할 때 항원의 구조를 인식합니다. 그래서 항원의 구조가 변하면 더 이상 면역 기억 반응을 못 합니다. 약점을 가지고 있죠.
  하지만 T cell은 항원의 일부 아미노산 서열을 인식하기 때문에 구조가 변해도 그 서열만 안 변한다면 면역 반응을 할 수 있습니다. 염소 탈을 쓴 늑대를 잡아내는 것이죠.

  추가로 에피톱이 Linear(선형)한 경우 변성되거나 잘려도 epitope이 유효하지만 Conformational(입체)한경우 변성되거나 잘리면 epitope이 사라집니다.



■ 면역 우성 epitope (immunodominant epitope)

  한  항원은 여러 종류의 epitope을 가질 수 있습니다. 이렇게 여러 종류의 epitope 모두가 똑같이 면역 반응을 유도하는 것은 아닙니다.
  어떤 epitope은 다른 epitope보다 B cell 또는 T cell과 더 잘 반응합니다. 이런 epitope을 면역 우성 epitope이라고 부릅니다.
 

  면역 반응이 일어나면 이 면역 우성 epitope과 반응하는 항체가 많이 만들어지게 되는 것입니다.
  그리고 한 항원에서 B cell epitope과 T cell epitope은 서로 다를 수 있습니다.

짤막한 정리
한 항원에는 항체(B cell, T cell 포함)가 항원을 인식하는 부위인 epitope이 있고, 그 종류가 여러 가지일 수 있으며, B cell과 T cell의 epitope에는 차이가 있다. 그리고 epitope에 따라 반응하는 정도가 다른데 B cell 또는 T celll과 잘 반응 하는 것을 면역 우성 epitope이라고 한다!!

이번 포스트는 제가 분량 조절에 실패한 것 같습니다;; 너무 많은 것 같아요.
그리고 가면 갈 수록 내용이 어렵네요.^^ 끝까지 봐주셔서 감사합니다!!

면역학에 대해서 조금씩 조금씩 쓰고 있습니다.
이번에는 항원에 대해서 간략히 소개하겠습니다.

미리 밝히지만 저는 면역학 전문가가 아닙니다.
저도 공부하면서 올리는 것이니 부족한 점은 보태주시길^^

■ 항원(antigen)이란?

 

  - 항원(antigen)이란 항체(antibody)와 결합하는 모든 물질
  - 항체와의 결합성과 상관없이 적응면역과 반응하는 모든 물질

 

  쉽게 말하자면 면역 반응을 일으키는 모든 물질이 항원이라는 것입니다.
  보통 항원이 항체 반응을 유도하기 때문에 항원이라고 불리지만 위에서도 말했듯이 항원은 항체 반응 뿐만 아니라 B림프구, T림프구와도 반응하여 면역 반응을 일으킵니다.
  이런 항원에는 단백질, 탄수화물, 지질, 핵산 등과 같은 생체 물질 뿐만 아니라 화학 물질을 포함한 세상의 모든 물질이 항원이 될 수 있습니다.


  하지만 모든 항원이 면역 반응(항체의 생산 등)을 유도 하지는 않습니다. 이런 의미에서 우리 몸 속에 들어와서 체액성 면역 반응이나 세포 매개성 면역 반응을 일으키는 물질은 항원과 구별하여 면역원(immunogen)이라고 부릅니다.


■ B cell antigen (B림프구 항원)

  - 항체와 결합하는 항원 (B cell은 항체를 생산하는 림프구 입니다.)
  - 세포, 단백질, 탄수화물, 지질, 핵산 등의 생명체 분자
  - 화학분자



■ T cell antigen (T림프구 항원)

  - T 림프구와 반응하는 물질
  - 단백질 또는 단백질과 공유결합된 물질