수용체및신호전달 : 03

수용체 및 신호전달:

B 세포수용체와 T 세포 수용체

 수용체-리간드 상호작용

 많은 신호전달 과정에서 사용되는 공통 전략

 자주 접하는 세포 내 신호전달 과정

 항체의 구조

 B 림프구에서 신호전달

 T 림프구 수용체와 세포 내 신호전달

03

서론

 리간드

 수용체에 결합하는 분자

 세포는 주로 세포연관 수용체 단백질이 신호제공 분 자와 결합함으로써 환경변화를 해석함

 리간드와 수용체 간의 결합은 수용체 자체의 구조, 중합상 태, 수용체 주위 환경의 변화를 유도함

 이러한 변화는 리간드-결합 신호를 세포 내로 전달(변환)하 여 세포 기능의 변화를 일으킴

 사이토카인

 면역세포들 사이에서 소통하는 데 관여하는 작은 분자

 케모카인

 사이토카인 중에 화학 인력이나 반발력을 일으키는 분자

2

3-1 수용체-리간드 상호작용

 인지하는 수용체와 리간드의 결합은 특이적인 비 공유결합으로 일어남

 막 수용체의 세포외 부분과 리간드가 결합함

 하나의 림프구에는 한 종류의 항원수용체가 발현 되지만 사이토카인이나 케모카인 같은 다른 신호 를 받는 수용체는 다양하게 많이 존재함

 세포는 수용체와 리간드의 결합이 일어난 순간에 동원

되는 모든 수용체가 전달받은 신호를 통합함

1. 수용체-리간드 결합은 비공유결합을 이용하여 일어난다 ⁽⁶²⁾

 수용체 분자의 표면과 이 에 상응하는 리간드 표면 과의 결합은 비공유결합 에 의함 (3.1)

 생물학적으로 의미 있는 수용체-리간드 결합에는 여러 개의 힘이 필요함

 수소결합, 이온결합, 소수 성 상호작용, 반데르발스힘

4

2. 수용체-리간드 결합능은 어떻게 계산하는가?

 결합상수 K

 K₁/K_-1의 비율

 결합상수 K_a는 수용체-리간드 쌍의 친화력을 측정하여 결정 함

 해리상수 K

 결합상수의 역수

 K_d가 낮으면 이 결합의 친화력은 높음

R + L

K₁

K_-1

RL

] ][

[

] [

L S

K _a  SL

3. 수용체와 리간드의 상호작용은 다가결합일 수 있다

 B 림프구의 항원수용체는 다가임

 한 분자의 수용체에 많은 수의 리간드 결합부위가 존재 함

 다가 수용체-리간드 결합은 일가 수용체-리간드 결합 력보다 현저히 증가함

 2개 이상의 결합부위가 관여하면 수용체가 리간드에서 유리되는 것이 어려움

 결합력 ^(avidity)

 다가결합이 일어나는 동안 결합 상호작용의 총합

 수용체-리간드 상호작용의 친화력 ^(affinity) 은 평형 투석법이나 표면플스몬 반향법으로 측정함

6

8

평형투석법에 의한 항체의 친화력 결정

 투석 chamber의 항체(수용체) 농도를 알고 있음 (20.11)

 수식 (3)을 여러 종류의 항체와 리간드의 결합을 측정할 때

 항체들의 친화력이 모두 같으면 직선 (20.12a)

 polyclonal Ab이면 곡선 (20.12b)

 평균친화력(K_o)

 항체의 결합부위의 ½ 이 리간드에 결합되었을 때(r=n/2)의 친화력

] ][

[

] [

L S

K _a  SL [SL ]  K_a[S ][L]  K_a([S ]_t  [SL ]) [L]

[S]; 결합하지 않은 항체결합부위의 농도, [L]; 자유 리간드의 농도 [SL]; 결합 리간드의 농도 , [S]_t; 전체 항체결합부위의 농도(= [S]+[SL])

t a

t

a S SL K SL S

K L

SL ([ ] [ ]) ([ ] [ ]

] [

]

[     

(1) (2)

(3) – Scatchard plot

) (r n K

c r

a 



 r; 전체 항체 농도에 대한 결합 리간드 농도의 비

c; 자유 리간드의 농도, n; 항체 분자 당 결합부위의 수

10

) (r n K

c r

a 





표면 플스몬 반향법에 의한 항체의 친화력 결정

 표면 플라스몬 반향법(surface plasmon resonance; SPR)이 항체 친 화력을 측정하는 평형투석법을 대치함 (20.13)

 SPR은 금속과 용매 사이를 통과하는 플라스몬(일종의 자기파)을 측정함

 플라스몬은 접촉면에서의 변형에 민감하게 반응함

 한 가닥의 편광 광선이 프리즘을 통과하여 얇은 금막에 도달하 면 반사된 후 광선수집 감지기로 들어감 (20.13)

 특정 각도에서 일부 광선이 금 층에 흡수되고 이 에너지가 표면 플라 스몬으로 변환됨

 반사광선의 밀도의 급격한 감소가 반향각도(resonance angle)로 측정됨

 항체로 코팅된 금속감지기 표면이 항원과 결합할 때 감지기 표 면의 반사율이 변하는 것을 감지함

 항원과 결합된 항체의 수에 비례하여 반향각도가 변하는 속도를 측정 하여 항원-항체 반응의 속도를 결정함 (K₁ 결정)

 항체의 모든 결합부위가 항원에 결합된 후 항원이 포함되지 않은 용 액을 흘려 항체에 결합된 항원을 분리시켜 해리상수(K₂)를 결정함

12

2

) 1

(

K K _a  K 항원친화력

항체의

4. 면역반응 과정에서 수용체와 리간드의 발현

 면역반응에서 사이토카인이나 증식인자에 대한 면역세포의 수용체는 필요에 따라 발현됨 (3.3)

 대부분의 림프구는 친화력이 낮은 IL-2 수용체

heterodimer)

를 지니고 있음

 림프구가 항원과의 결합에 의해 활성화되면 IL-2 수용 체의 3번째 사슬이 발현됨

 3번째 사슬이 이량체에 결합하면 수용체는 친화력이 높은 구조로 바뀜 → IL-2에 결합할 수 있음

14

5. 사이토카인과 기타 리간드의 국소 농도는 아주 높을 수 있다 ⁽⁶⁴⁾

 림프구와 항원전달세포 만나 면역반응을 수행하는 데 여러 수용체-리간드 상호작용에 의해 상당한 시간 동안 2 세포의 결합상태가 유지되어야 함

 항원수용체의 신호에 의해 활성화된 T 림프구에서 미 세소관형성기관 (MTOC) 의 재분포가 유도됨

 MTOC의 재분포에 의해 세포질내 분비소기관들의 재분포 가 유도됨 (분비기관의 유도 재분포)

 T 림프구에 의해 생성된 사이토카인이 T 림프구 수용체 쪽 으로 분비됨 → 사이토카인이 항원전달세포에 결합됨

 T 림프구와 결합한 항원전달세포에서도 분비기관 유 도 재분포에 의하여 사이토카인이 분비되어 항원인 지 T 림프구로 효과적으로 전달됨 ^(3.4)

16

3-2 신호전달 과정에서 사용되는 공통 전략

 신호전달

 리간드-수용체 상호작용이 세포 내에서 생화학적 변화 로 변환되는 분자경로

 리간드의 정보전달은 리간드와 수용체 간 구조의 상보성에 의해 시작됨

 수용체와 이와 연관된 분자에 생화학적 변화를 초래할 수 있을 정도의 충분한 강도와 시간을 필요로 하는 결 합이 요구됨

 신호전달 경로들 중 일부는 서로 다르고 복잡하지 만 많은 경로가 공통적인 특성을 가짐

18

1. 리간드 결합은 수용체의 구조의 변화나 밀집화를 유도한다 ⁽⁶⁷⁾

 신호전달과정의 활성화에 필요한 첫 단계

 리간드가 수용체에 결합하여 수용체 자체나 수용체에 연관된 분자의 물리적·화학적 변화를 유도함

 많은 성장인자 수용체는 리간드 결합에 의해 이량 화됨 (3.6)

 이량화된 수용체 분자는 세포 내 부위를 서로 인산화시 킴

 B 림프구 수용체 ^(BCR) 는 항원 리간드와 결합하면 항원 비결합 부분에 3차 구조적인 변화가 생김

 BCR들의 군집이 촉진되어 다가복합체를 이룬 후 특정

부위로 이동함

20

2. 일부 수용체는 세포활성화에 수용체-연관 분자가 필요하다 ⁽⁶⁷⁾

 BCR과 TCR은 세포질 부위가 짧아 신호전달에 세포 내의 수용 체-연관 분자의 도움이 필요함 ^(3.7)

 BCR은 Igα/Igβ 이형이량체와 밀접하게 연관됨

 TCR은 CD3 복합체와 밀접하게 연관됨

 수용체-연관 분자는 세포 내 부위가 길고 여러 개의 면역-수용 체 타이로신 활성화 모티프(immuno-receptor tyrosine activation motif; ITAM)

를 지님

 ITAM이 지닌 타이로신 잔기가 인산화되면 연관된 수용체의 신 호전달을 유발함

 인산화된 ITAM 타이로신 잔기에 연결분자(adaptor protein)가 결합되어 순차적인 신호전달이 일어남

 B 림프구와 T 림프구의 항원수용체에 연관된 다른 분자들도 항 원에 존재하는 다른 분자와 상호작용함

 B 림프구 – CD19/CD21

 T 림프구 – CD4, CD8, CD28

22

3. 수용체 밀집화는 수용체의 위치를 변화시킨다

 리간드에 의해 유도된 수용체의 밀집화는 수용체 의 위치를 변화시킴

 리간드에 유도된 BCR이나 TCR의 수용체 밀집화는 세 포막에서 수용체들의 확산속도를 늦추어 지질풍부 부 유지역으로의 이동을 촉진함

 지질풍부 부유지역 (lipid raft)

 세포막에서 불용성 콜레스테롤과 스핑고지질이 많이 있는 지역

 수용체에 의한 신호전달에 결정적으로 작용하는 많은

분자들이 모여 있음

24

(Lck in T)

4. 타이로신 인산화는 많은 신호전달과정의 초기단계이다 ⁽⁶⁷⁾

 세포의 성장과 증식에 관련된 신호는 타이로신 인산 화에 의해 시작됨

 BCR과 TCR 활성화에 관여하는 타이로신 키나아제 는 Src계 키나아제에 속함

 Src계 키나아제는 B 림프구와 T 림프구 활성화의 초 기 단계에 중요함 (3.9)

 비활성화된 Src계 타이로신 키나아제는 SH2 영역^(Src

homology 2 domain)에 인산화된 타이로신(pY508)이 강하게 결합하

여 닫힌 구조로 있음

 타이로신 키나아제 Csk가 억제 타이로신의 인산화를 유지함

 세포가 활성화되면 타이로신 탈인산화 효소가 억제에 관여 하는 인산을 제거함 → Src계 타이로신 키나아제는 열린 구 조의 불완전 활성형이 됨

 활성화 타이로신 잔기의 자체 인산화(pY397)가 일어나면 Src계 타 이로신 키나아제가 완전 활성화됨

26

5. 연결단백질은 신호전달 과정의 성분들을 모은다

 단백질들 간의 상호작용은 연결단백질 (adaptor protein)

에 의해 매개되거나 세포골격 성분과 신호전달의 구 성 성분 간의 상호작용에 의하여 매개됨

 연결단백질의 기능

 특정 모티프, 단백질, 지질 영역에 결합함

 기질을 효소에 가져다 줌

 세포 내 분자들의 재분포를 매개함

 연결단백질은 여러 표면 영역을 가짐

 각 영역은 특정 분자 구조에 결합 특이성을 지님

 SH2 영역과 PH(pleckstrin homology) 영역은 면역계 신호전달 에서 기능을 하는 연결단백질의 공통 영역임

28

6. 신호전달 과정에서 세린과 스레오닌 잔기의 인산화

 타이로신 인산화는 신호전달의 초기 단계에서 주로 관여함

 세린과 스레오닌의 인산화는 신호전달 과정에서 흔 히 일어남

 세포 활성화 단계 후기에 일어남

 세린과 스레오닌 인산화의 기능

 인산화된 효소의 활성화

 인산화된 단백질과 여러 종류의 단백질의 결합 유도

 단백질의 세포 내 위치의 변화

 단백질의 분해를 방지함

 단백질이 프로테아좀에 의한 분해 표적이 되게 함

7. 세포막 인지질 인산화는 PH 영역을 지닌 단백질을 모은다 ⁽⁷⁰⁾

 Phosphatityl inositol-3-kinase (PI3 kinase) 는 세포막 인지질의 하나인 PIP

(phosphatidyl inositol bis-phosphate)

를 인산화시켜 PIP ³ 를 생성함 (3.11)

 PIP ³ 는 세포막에 존재하면서 PH 영역을 지닌 단 백질에 결합부위를 제공함

 세포질의 단백질들을 세포막으로 동원함

30

8. PLC에 의한 PIP₂의 분해는 칼슘이온 농도를 증가시킨다 (70)

 림프구가 항원 자극의 신호를 받으면 phospholipase C

가 활성화됨

 PLC는 PIP

를 가수분해하여 diacyl glycerol

에서 inositol triphosphate

를 잘라냄

 IP

는 내형질세망

막의 IP

특이수용체에 결합함

 ER에 저장된 칼슘이온이 세포질로 유리됨

 칼슘이온은 칼모듈린

과 결합함

 칼슘과 결합된 CaM은 3차 구조의 변화가 심하게 일어나 세 포 내의 다른 단백질과 결합하여 활성화시킴

32

34

9. 신호전달과정에서 유비퀴틴에 의한 단백질의 변화

 유비퀴틴에 의해 표지된 단백질의 변화는 프로테아좀에 의한 분해의 표적이 됨

 유비퀴틴에 의한 세포 내 단백질 의 변화는 세포 내 신호전달 과정 을 증진시키거나 억제할 수 있음



IKK 복합체에 유비퀴틴이 결합하면 IKK 복합체가 부분적으로 활성화됨

(3.17)

3-3 자주 접하는 세포 내 신호전달 과정

 적응면역계에 관련된 3 종류의 신호전달 경로

 항원과 수용체의 결합으로 촉발되어 서로 다른 계열의 전사인자가 활성화됨



NFAT



AP-1



NF-κB

 전사인자들에 의하여 면역반응에 중요한 사이토카인, 항체, 생존인자, 증식신호 등의 유전자 발현이 증가함

36

(3.5)

1. PLC 신호전달 과정은 칼슘 방출과 PKC 활성화를 유도한다 ⁽⁷³⁾

① T 림프구는 항원자극을 받으면 CD3 수용체연관 복 합체의 ITAM 잔기의 타이로신 인산화가 일어나고 여기에 연결단백질 LAT이 결합하여 세포막에 위치 함

② LAT가 인산화되고 여기에 PLCγ1가 결합함

③ PLCγ1은 Lck와 Itk에 의해 인산화되어 활성화됨

④ PLCγ1가 PIP

를 분해하여 IP

와 DAG를 생성함

a. IP₃에 의해 ER에서 칼슘이 방출됨

 칼슘이 칼모듈린에 결합하여 칼슘-칼모듈린 복합체를 이룸

 칼슘-칼모듈린 복합체에 칼시뉴린이 결합함

 칼시뉴린이 전사인자 NFAT의 인산기를 제거함

 NFAT가 핵으로 들어가 몇가지의 유전자의 전사를 활성화함

 사이토카인(IL-2)이 생성됨

b. DAG에 의해 PKC(protein kinase C)가 활성화됨

 PKCθ는 세린/스레오닌 키나아제로서 다양한 신호전달 과정에 역 할을 수행함

38

IL-2 등의 표적 유전자 발현

2. Ras/MAP 키나아제의 순차 활성화는 AP-1을 활성화한다 ⁽⁷⁴⁾

 Ras ^(Rat

단백질은 단량체 G 단백질임

 GTP 분해능을 가지고 있음

 GTP가 결합했을 때 활성화됨

 Ras의 GDP가 결합한 비활성 형태와 GTP가 결합 한 활성 형태는 2 효소에 의해 조절됨 ^(3.15)

 GEF

는 Ras에서 GDP를 분리하고 GTP 결합을 유도함 (Ras 활성화)

 GAP

는 Ras에 결합된 GTP를 가 수분해하는 Ras 내재능을 자극함 (Ras 억제)

40

Ras/MAP 키나아제 신호전달 과정

 Ras 신호전달 과정도 B 림프구와 T 림프구이 활성화 과정 에서 시작됨

① (T 림프구에서) PLCγ1에 의해 생긴 DAG가

RasGRP

와 결합함 → RasGRP가 GEF의 한 종류인 SOS

를 동원함

② SOS가 Ras에 결합하여 Ras와 GTP의 결합을 유발함

③ 활성화된 Ras가 MAP

키나아제 경 로를 활성화함

④ MAP 키나아제 경로의 마지막 효소인 Erk

가 인산 화되어 핵 안으로 이동함

⑤ Erk가 Elk-1을 인산화함

⑥ Elk-1이 SRF와 함께 fos 유전자의 전사를 활성화함

⑦ Fos 단백질은 Erk에 의해 인산화되고 Jun과 함께 전사 인자 AP-1을 형성함

⑧ AP-1은 IL-2 유전자의 전사를 촉진함

42

SOS

IL-2 등의 표적 유전자 발현

3. PKC는 NF-κB 전사인자를 활성화시킨다

 전사인자 NF-κB

 이형이량체로서 이량체 각각은 다른 종류의 촉진자를 활성 화시킴

 억제단백질 IκB(inhibitor of NF-κB)와 결합한 상태로 세포질에 존재함 (3.17)

 세포가 활성화되면 IκB는 IκK

복합체에 의해 인산화됨

 인산화된 IκB는 프로테아좀에 의해 분해되고 NF-κB 가 유리됨

 유리된 NF-κB는 핵 안으로 들어가 면역학적으로 중 요한 여러 유전자의 촉진자에 결합함

44

IL-2 등의 표적 유전자 발현

전사인자 NF-κB의 활성화 과정

① (T 림프구에서) NF-κB의 활성화는 PLCγ1에 의해 생긴 DAG 가 세린/스레오닌 키나아제인 PKCθ를 세포막으로 동원하여 시작됨 (3.17)

② PKCθ가 DAG와 결합하면 연결단백질(carma1)을 인산화시키 고 궁극적으로 유비퀴틴 연결효소(TRAF6)을 동원함

③ TRAF6이 (MEMO와 2개의 IKK로 구성된) IKK 복합체에 유비 퀴틴을 연결시켜 IKK를 부분적으로 활성화시킴

 PKCθ가 TAK1 복합체를 인산화시키고 인산화된 TAK1 복합체가 IKK 복합체를 인산화시킴 (IKK 복합체의 완전 활성화)

④ IKK 복합체가 IκB를 인산화시켜 NF-κB를 유리시킴 (인산화된 IκB는 분해됨)

⑤ 유리된 NF-κB가 핵 안으로 이동하여 IL-2 등의 표적 유전자의 전사를 활성화함

46

3-4 항체의 구조

 항원 자극에 의해 B 림프구는 세포막에 존재하는 항 원수용체

와 동일한 항원결합부위를 지니고 있는 항체를 분비함

 분비되는 항체와 B 세포 수용체(BCR)은 면역글로불 린계에 속함

 면역글로불린계 (immunoglobulin family)

 1개 이상의 면역글로불린 영역(domain)을 지니고 있는 단백 질 그룹

 항체들은 공통적으로 2개의 경쇄와 2개의 중쇄를 지 니고 있음

 경쇄는 1개의 가변부위와 1개의 불변부위로 되어 있음

 중쇄는 1개의 가변부위와 여러 개의 불변부위로 되어 있음

1. 항체는 다수의 면역글로불린 영역을 지니고 있다

 항체는 다수의 면역글로불린 영역을 지님

 면역글로불린 영역

 하나의 폴리펩티드 사슬이 접혀 서로 역방향으로 놓인 β 병 풍 선(β-pleated strand)으로 이루어져 있음 (3.18)

 한 β 병풍 선과 다음의 β 병풍 선은 느슨한 형태의 접힘 구 조에 의해 연결됨

 1개의 영역은 약 110개의 아미노산 잔기로 구성됨

 면역글로불린 슈퍼패밀리

 면역글로불린 영역 구조의 유전정보를 지닌 최초의 유전자 로부터 유래한 단백질그룹 (3.19)

 BCR, TCR, 부착분자, 일부 타이로신 키나아제, 기타 면역 수용체

48

50

2. 항체는 2개의 경쇄와 2개의 중쇄를 갖는 공통구조를 지닌다 ⁽⁷⁹⁾

 항체는 공통적으로 4개의 폴립펩티드 사슬을 지님

(3.20)

 2개의 동일한 경쇄(light chain; L), 2개의 동일한 중쇄(heavy chain;

H)

 항체에 papain, pepsin, mercaptoethanol을 각각 처리하여 생성된 분자들을 비교하여 추론해냄 (a)

 각 경쇄는 짝을 이루는 중쇄와 이황화결합과 비공유 결합에 의해 결합되어 이형이량체를 형성함

 이형이량체 2개가 중쇄 간의 결합에 의해 사량체를 형성함

 경쇄는 1개의 가변부위(V

)와 1개의 불변부위(C

)로 구성됨

 중쇄는 1개의 가변부위(V

) 와 여러 개의 불변부위

(C

) 로 구성됨

52

(a)

항체의 3차원 구조

 항체 분자는 2개의 동일한 항원결합부위를 지닌 Y-자 형의 분자모양을 지님 ^(3.21)

 Y-자 형의 2 끝 부분에 항원결합부위(Fab)가 있음

 Fab 부위는 경쇄와 중쇄의 N-말단에서부터 유래한 약 110개의 아미노산으로 구성됨

 V

/V

와 C

/C

영역으로 구성됨

 Y-자 형에서 뻗은 가지는 항원비결합부위(Fc)임

 Fc 부위는 중쇄의 C

-말단부 영역(C

2/C

2, C

3/C

3) 으로 구성됨

 Fc 부위는 면역 작동능을 지닌 부위로서 (포식세포와 자연살해세포의) Fc 수용체나 면역작동 분자가 결합함

54

3. 경쇄에 2개의 클래스가 있다

 항체 경쇄의 N-말단부(약 110개의 아미노산) 반은 아 미노산 서열의 변화가 매우 심함(가변부위; V

)

 나머지 C-말단부 반은 서열의 변화가 적음(불변부위; C_L)

 상보성 결정 부위

 가변부위에서 아미노산 서열의 변화가 특히 심하게 변하는 과변이부(hypervariable region)

 항원과 결합하는 부위임

 경쇄의 불변부위에는 2개의 주된 염기서열이 있음

 κ형 사슬, λ형 사슬

 λ형 사슬의 불변부위는 몇 군데의 아미노산 치환에 따라 4 개의 아형으로 세분됨(λ1~ λ4)

 사람에서 경쇄는 κ형 사슬(60%)과 λ형 사슬(40%)이 비슷한 양으로 구성됨

56

(b)

400)

~ (1 ] 1/20

~ 20 20/20 [ 1

a.a.

ity) a.a.

(varriabil

의빈도 하는

그위치에가장많이존재

의종류 한위치에존재하는

변이도 

4. 중쇄에 5개의 클래스가 있다

 중쇄 가변부위는 경쇄의 경우와 비슷함

 중쇄 불변부위의 염기서열은 서로 다른 5개의 기본 동형

(isotype)

이 있음



μ, δ, γ, ε, α 사슬

 항체는 중쇄의 동형에 따라 클래스가 결정됨



IgM(μ), IgD(δ), IgG(γ), IgE(ε), IgA(α)

 α와 γ 중쇄는 아미노산 서열의 작은 차이에 의해 아동형

(sub-isotype)

으로 세분되고, 이에 대응하는 항체를 서브클래 스로 분류함



IgA1, IgA2



IgG1, IgG2, IgG3, IgG4

 항체 클래스에 따라 중쇄 사이의 이황화결합의 수와 위치 가 다름

58

60

5. 항체와 항체 조각들은 항원으로 작용할 수 있다

 항원결정기



항체의 항원결합부위와 결합하는 항원의 부위

 한 종의 항체를 다른 종에 주입하거나 같은 종의 다른 개 체에 주입하면 항체나 항체 조각이 항원으로 작용할 수 있 음



동형 결정기, 동종이형 결정기, 개별특이형 결정기

62

(c)

(동형결정기, 개별형)

(동종이형 결정기, 동종형)

(개별특이형 결정기, 자아형)

anti-Ab(2차 항체)

6. 중쇄와 경쇄의 각 영역은 각각 특정 기능을 수행한다

 C_H1/C_L 영역

 항체 분자의 항원결합 가지를 뻗치게 함

 경첩부위

 C_H1 영역과 C_H2 영역 사이

 프롤린 잔기가 풍부하여 유연성이 큼

 IgG, IgD, IgA 항체의 2개의 Fab 팔이 다양한 각도를 취할 수 있음 (d)

 탄수화물사슬

 IgG, IgD, IgA의 C_H2 영역과 IgE, IgM의 C_H3 영역에 올리고당 곁사슬 이 존재함

 중쇄를 서로 띄어놓아 수용성 환경에 쉽게 접근할 수 있게 함→ 면역 성분들이 결합함 (3.24)



 C-말단 영역

 C_H 마지막 영역에 분비형 항체는 친수성 아미노산 서열을 가짐

 세포막에 결합된 항체는 세포외의 친수성 간격자 서열, 소수성 막관 통 서열, 매우 짧은 세포질 꼬리부위를 가짐 (3.25)

64

(d)

66

7. 항원-항체 결합의 기본 구조

 X-선 결정학은 항원-항체 결합의 미세한 기본적 인 구조적 기초를 규명하는 데 이용됨

 항체의 중쇄와 경쇄 모두가 항원에 접촉하는 잔기를 제 공하거나

 한 사슬은 주로 항원에 결합하고 다른 사슬은 결합 부 위를 안정화하는 구조적 기능을 제공함

 항체의 항원 접촉면은 넓고 항원의 돌출 또는 함 몰 부위와 상보적으로 결합함 (3.26)

 항체와 결합한 항원이 항체의 3차원 구조를 구조

를 변화시키기도 함 (3.27)

68

3-5 B 림프구에서 신호전달

 성숙한 숫 B 림프구는 세포막에 항원수용체 ^(BCR) 로 IgM과 IgD를 지님

 BCR 중쇄의 세포질 꼬리부위는 매우 짧아 ^(3개의

a.a.) 항원자극 후 BCR 활성화에 의한 신호전달이 어려움

 Igα/Igβ 이형이량체가 항원자극 신호를 세포질로 전달 함

 BCR은 구조와 기능 면에서 2개의 구성성분으로 나뉨

 항원인지 구성성분 (Ig 수용체)

 신호전달 구성성분(Igα/Igβ)

70

1. 항원결합은 연결분자와 효소를 BCR-Igα/Igβ에 결합시킨다 ⁽⁸⁵⁾

① 항원결합은 BCR의 3차 구조 변화를 유도하여 수용체 중 쇄의 Cμ4 영역을 노출시킴

② Cμ4 영역을 이용하여 이웃한 수용체와 결합함 (수용체 소중합체화;

)

③ 수용체 군집이 세포막 지질풍부 부유부위로 이동함

④ Igα/Igβ의 ITAM 잔기가 Src계 키나아제 Lyn, Fyn, Blk 근 접 부위로 이동함

⑤ Lyn에 의해 Igα/Igβ의 ITAM 잔기가 인산화됨



또 다른 키나아제 Syk와 연결단백질 BLNK의 결합부위를 제공함

⑥ Syk가 Src계 키나아제에 의해 인산화되어 활성화됨

⑦ Syk가 BLNK를 인산화함



BLNK가 신호전달 하부 구성성분의 결합부위를 제공함

 CD19도 타이로신 키나아제에 의해 인산화되어 PI3 키나 아제를 동원함

72

2. B 림프구는 전술한 하위 신호전달 경로를 사용한다

 타이로신 키나아제 Syk와 Btk가 PLCγ2를 인산화 하여 활성화시킴 (3.28)

 활성화된 PLCγ2에 의해 최종적으로 전사인자 NFAT, NF-κB, AP-1가 핵안으로 이동하여 유전자 를 활성화함

 종합적으로, BCR에 항원이 결합하면 여러 유전 자의 전사능의 변화가 일어남

 B 림프구의 증식, 분화, 항체분비 및 생존 증가가 이루 어짐

74

 B 림프구의 면역글로불린 수용체는 3 개의 보조수용체 CD19, CD21, CD81 과 결합하고 있음 (3.7a)

 항원은 가끔 보체 단백질 C3d와 결합 되어 BCR에 제공됨

 CD21이 항원에 결합된 C3d와 결합함

 BCR과 보조수용체가 까가이 위치함

 Igα/Igβ에 의해 보조수용체의 세포질 타이로신 잔기가 인산화되어 PI3 키나 아제가 결합하는 모티프를 제공함

(3.28)

 PI3 키나아제에 의한 신호전달은 세포의 생존과 활성화를 증진시킴

 CD19는 PLCγ2 동원의 부가적적인 부 위로 작용함

3. B 림프구는 보조수용체를 통한 신호도 전달받는다

3-6 T 림프구 수용체와 세포 내 신호전달

 T 림프구의 항원수용체는 항원 전달세포의 세포막에 부착한 MHC 단백질과 MHC의 홈 안에 결합된 항원펩티드와의 복합체 (MHC-펩티드항원)와 결합함

(3.7b)



T 림프구의 활성화에 복잡성을 제 공함

 T 림프구의 활성화 과정에서 일 어나는 현상은 B 림프구 수용체 에 의한 신호전달 과정과 유사함

76

1. TCR은 가변부위와 불변부위를 지닌 이형이량체이다

 T 림프구 수용체

은 이형이량체로 2가지 형태가 있음



αβ TCR, γδ TCR

 αβ TCR과 γδ TCR이 인지하는 리간드의 형태는 서로 다 름



αβ TCR은 제1형과 제2형 MHC 분자의 홈 안에 결합된 항원펩티 드 복합체를 인지함



γδ TCR은 비고전적 MHC 분자에 결합된 지질이나 당지질, 자신 이 생산한 열충격 단백질, 또는 미생물에서 유래한 인산화된 항원 을 인지함

 αβ TCR의 구조



αβ 두 사슬 모두 가변부위와 불변부위로 구성됨



가변부위는 3개의 과변이 부위로 항원을 인지함



불변부위에 있는 막통과 부위의 양전하를 띤 잔기는 CD3 복합체 의 음전하를 띤 잔기와 결합함



불변부위의 세포질꼬리는 짧음 (신호전달에 다른 분자가 필요함)

78

2. T 림프구 신호전달 복합체는 CD3를 포함한다

 TCR을 통한 신호전달 과정에 CD3 단백질 복합 체가 필요함 (3.30)

 CD3 복합체는 3개의 이량체로 구성됨

 γε, σε, ζζ

 이량체 막통과 부위의 음전하를 띤 아미노산 잔기들이 TCR의 막통과부위의 양전하와 결합함

 세포질부위에 ITAM 서열이 존재함

 ITAM 모티프가 인산화되면 연결단백질들이 결합부위

로 작용함

80

(3.30a)

3. T 림프구의 보조수용체(CD4와 CD8)도 MHC와 결합한다 ⁽⁹⁰⁾

 TCR은 세포막에서 여러 종류의 부 수 분자들과 결합함



부수 분자들 중 CD4와 CD8은 MHC- 항원펩티드 복합체와 결합하여 신호 를 전달함

 CD4의 구조



단량체로 구성됨



4개의 Ig 영역을 포함함



제2형 MHC의 보존된 부위와 결합함

(3.7b)

 CD8의 구조



αβ 이형이량체로 구성됨



1개의 Ig 영역과 긴 줄기를 포함함



제1형 MHC의 보존된 부위와 결합함

82

CD4

림프구와 CD8

림프구

 T 림프구는 CD4와 CD8의 발현에 따라 CD4

T 림프구와 CD8

T 림프구 2개의 아집단으로 구분 됨

84

T 림프구 아집단 특성

CD4

T 림프구

 제2형 MHC 분자에 결합된 펩티드항원을 인지함

 조력 T 림프구나 조절 T 림프구로 작용함

CD8

T 림프구

 제2형 MHC 분자에 결합된 펩티드항원을 인지함

 조력 T 림프구나 조절 T 림프구로 작용함

CD28 보조수용체

 숫 T 림프구는 CD4와 CD8 과 함께 TCR이 신호전달을 받아도 활성화되기 어려움

 보조수용체 CD28을 통한 신 호전달을 동시에 받아야 활성 화됨

 숫 T 림프구는 TCR과 CD28 이 항원전달세포 표면의

MHC-항원펩티드와

CD80(또는 CD86)을 각각 결합해야 완전히 활성화됨

(3.7b)

4. T 림프구의 신호전달과정에서 Lck가 최초로 활성화된다 ⁽⁹²⁾

 TCR이 세포에 부착된 항원과 처음으로 작용할 때 항 원수용체, 보조수용체, 신호전달 분자들이 세포막의 지질풍부 부유부위로 모여 군집을 이룸

 타이로신 키나아제 Lck는 정상적으로 CD4나 CD8과 연관 되어 있음

 Lck가 CD45(타이로신 인산분해효소)와 근접하게 되면 CD45에 의해 Lck의 억제 인산기가 제거됨

 근접한 Lck에 의해 Lck의 활성화 타이로신 인산화가 교환적 으로 일어남

 인산화(활성화)된 Lck는 CD3 ITAM 잔기를 인산화함

 또 다른 타이로신 키나아제 ZAP-70이 CD3ζ 사슬의 인산화 된 타이로신 잔기에 결합하여 활성화됨

 활성화된 ZAP-70이 연결분자(LAT, SLP70), 효소(PLCγ1)를 인산화시킴

86

73 87

5. T 림프구의 하부 신호전달 전략은 B 림프구와 유사하다 ⁽⁹²⁾

 TCR의 타이로신 인산화에 의해 시작된 신호전달은 여러 연결분자와 효소의 조절 망에 의해 세포 내의 효 소와 전사인자의 활성화로 이어짐

 B 림프구 수용체에 의한 신호전달 과정과 유사함

 초기에 연결분자 LAT

가 신호 전달복합체로 동원됨

 LAT가 ZAP-70에 의해 인산화되면 PLCγ1, 연결분자들

(GADS, SLP76, Grb-2)의 정박장소를 제공함 → 하부 신호 전달 과정을 위한 구조적인 골격이 됨 (3.32)

 PLCγ1은 타이로신 키나아제 Itk에 의해 인산화됨

 PLCγ1와 Grb-2에 의한 신호전달은 궁극적으로 전사인자 NFAT, NF-κB,AP-1를 활성화시킴

 CD28쪽으로 이동한 키나아제 PI3K에 의한 신호전달 은 궁극적으로 NF-κB 활성화와 세포생존을 증가시킴

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