다양한 종류의 항체,
IgG와 IgA를 설명합니다.
항체의 복잡함을 설명합니다 (1)
오늘은 항체의 종류에 대해서 자세하게 알아볼 예정입니다.
항체는 그 종류와 기능에 따라 다양하게 분류될 수 있으며, 이는 일반적으로 항체의 불변 영역에 따라 결정됩니다. 이 불변 영역의 차이가 바로 항체의 종류와 그에 따른 기능을 결정하게 됩니다. 또한, 구조적으로 각각의 종류들은 결합해서 크기와 형태가 다르기도 합니다.
큰 틀에서 보면, 주요 항체의 종류로는 IgG, IgA, IgM, IgD, IgE가 다섯개가 있습니다. Ig는 면역글로불린 (ImmunoGlobulin)의 줄임말로, 우리 몸의 면역 시스템에서 중요한 역할을 하는 항체를 줄여서 이야기하는 것입니다.
오늘의 글에서는 5개의 항체 subtype 중 IgG와 IgA를 다루고, 다음 글에서 IgM, IgD, IgE를 자세하게 다루고자 합니다.
IgG는 인체 내에서 가장 흔하게 발견되는 항체(대략 75%)로, 혈액과 세포간액에 주로 분포되어 있습니다. IgG도 다른 면역글로불린과 마찬가지로 아래 그림처럼 Y자형 구조를 가지고 있습니다.
IgG의 다양한 subtype들 (microbenotes.com)IgG는 주로 바이러스, 세균 및 기타 병원체와 같은 병원성 물질을 식별하고 제거하는 역할을 합니다. 이는 항체의 가장 기본적인 기능 중 하나로, 병원체에 결합하여 그들을 식별하고 면역 시스템에 의해 제거되도록 돕는 것입니다.
또한, IgG는 B세포가 가진 메모리 기능을 통해서, 우리 몸에 들어온 외부 항원에 대한 기억력을 가지고 있습니다. 이는 IgG가 한 번 병원체와 상호작용하고 인식한 후, 다음에 같은 병원체가 몸 내에 들어올 때 빠르게 반응하여 제거하는 것을 의미합니다. (지난 글) 이러한 기억력은 우리가 일정 기간 동안 동일한 병원체에 대해 면역력을 유지하는 데 도움을 줍니다.
이는 IgG만이 가지고 있다고 하긴 어려울 수 있지만, 가장 많이 존재하기 때문에, 이런 작동이 IgG에서 제일 활발히 나타난다고 이해하시면 될 것 같습니다. 즉, 우리가 알고 있는 일반적인 항체에 대한 설명은 사실상 IgG에 대한 설명이라고 봐도 무방합니다.
또한, IgG는 태아와 모유 수유 아기의 면역 시스템을 지원하는 역할도 합니다. 임신 중에는 모체의 IgG가 태아로 전달되어 태아의 면역력을 지원하고, 모유 수유 중에는 모유에 포함된 IgG가 아기에게 전달되어 아기의 면역 시스템을 돕습니다.
즉, 태아와 갓 태어난 아기 상태에서는 면역계가 아직 발달을 하지 않은 단계이기 때문에, 엄마가 평생동안 체득한 IgG 항체를 태반을 통해 피로 공급해서 아이의 면역 시스템을 보완해 주는 것이지요.
그 외에도 IgG는 다양한 기능을 수행할 수 있으며, 항체 의존 세포 독성(ADCC), 면역 복합체 형성, 염증 반응 억제 등 면역 시스템의 조절에도 참여합니다. 이러한 다양한 기능은 IgG의 구조적 특성과 면역 시스템의 복잡한 상호작용에 의해 가능해집니다.
이런 IgG는 여러 가지 subtype(하위 유형)으로 분류될 수 있습니다. 크게 보면 큰 차이는 없을 수도 있지만, 각 subtype은 IgG 분자의 가변 영역과 hinge등과 같은 구조적 상태에서 약간의 차이를 두는 변이를 가지고 있으며, 이 변이는 면역 반응의 조절과 다양한 생리학적 기능에 영향을 줍니다. 실제 단백질을 설계할 때, 이들 hinge를 이용해서 보다 안정적인 구조를 만들기도 합니다.
주요한 IgG subtype으로는 IgG1, IgG2, IgG3, IgG4가 있고 이들은 살짝 다른 역할을 하고 있습니다.
예컨대, IgG1은 가장 풍부하게 존재하면서 항원의 중화와 면역 반응의 주요 역할을 담당하고 있고, IgG2는 주로 세균, 바이러스 및 다른 병원성 물질에 대한 면역 반응에서 중요한 역할을 수행합니다. IgG3 subtype은 IgG 중에서 가장 크고 다양한 기능을 가지고 있는 subtype인데, 항원 결합 및 항체 의존 세포 독성(ADCC)과 같은 면역 반응에서 특히 중요한 역할을 합니다. 마지막으로 IgG4 subtype은 IgG 중에서 가장 적게 존재하는 subtype으로 주로 만성 염증 및 알레르기 반응과 관련된 면역 조절에 참여합니다. 통상적으로 IgG4는 면역 반응을 억제하는 역할을 수행하며, 항원 결합능은 상대적으로 낮지만 면역 조절 기능이 강한 편입니다.
Engineering and Design of Chimeric Antigen Receptors (http://dx.doi.org/10.1016/j.omtm.2018.12.009)특히 이런 subtype의 구조는 변이와 hinge에 따라 미묘하기 때문에, 단백질 공학에서 각각의 장단점을 섞어서 쓰기도 하기 때문에, 세밀하게 단백질을 디자인하는 경우에 구조적 안정성을 주는 측면에서 상당히 중요하다고 볼 수 있습니다.
IgA는 주로 점막 면역에서 중요한 역할을 수행하는 면역글로불린입니다.
따라서, 이 면역글로불린은 호흡기, 소화기, 비뇨기 등의 점막에서 발견되며, 이러한 점막 지역으로 들어오는 병원체를 중화하는 역할을 담당합니다.
다양한 점막들 (Cleveland Clinic)여기서 점막(mucosa)이라고 한다면, 우리 몸이 외부와 만나는 피부 외의 경계 부위라고 생각하시면 됩니다.
예컨대, 입에서부터 항문까지의 내부에서 외부와 접촉하고 있는 모든 소화관, 그리고 여성 생식기나 남성생식기와 같은 비뇨생식기에서 외부와 접촉하는 부분을 점막이라고 생각하시면 됩니다.
그렇기 때문에, 점막은 외부와 항상 만나는 부분이고, 병원체와의 만남이 훨씬 더 높은 곳이기 때문에, 이들을 공격할 준비가 되어야 하는데, 이 부분을 항체 중 IgA가 담당하는 것이지요.
IgA는 주로 점막에서 분비되는 분비형(IgA1 및 IgA2)과 혈청형(IgA1 및 IgA2)으로 나뉩니다.
분비형 IgA는 주로 점막 분비물에 존재하며, 점막 표면로부터 발생하는 병원체의 침입을 차단하고 제거하는 역할을 합니다. 이를 통해 호흡기, 소화기, 비뇨기의 점막에서 외부 병원체에 의한 감염을 예방합니다.
그에 반해 혈청형은 피 속에 존재해서 감염 물질이나 병원체가 피 속에 들어오면 공격할 수 있게 준비하는 역할을 한다고 생각하시면 됩니다.
IgA: Structure, Function, and Developability (https://doi.org/10.3390/antib8040057)또한, IgA는 젖먹이를 통해 신생아에게 전달되어 초기 면역을 제공하는 역할도 합니다. 모유에는 풍부한 양의 IgA가 함유되어 있으며, 이를 통해 젖먹이를 섭취하는 신생아는 어머니의 면역력을 일부 상속받아 초기 면역 방어 체계를 갖출 수 있습니다.
즉, 어머니의 IgA를 먹어서, 신생아의 점막 면역을 강화하고 감염으로부터 보호하는 데 중요한 역할을 합니다. 이 부분과 관련해서 IgG와 비슷하지만, 큰 틀에서 신생아의 점막을 강화시키는 용도로서 IgA가 투입된다고 이해하시면 됩니다. 신생아가 젖을 먹어서 자신의 소화관을 엄마의 IgA로 무장시키는 것이지요.
또한, 점막 면역에서 IgA는 병원체와의 상호작용을 막거나 제거하는데 참여하는데, 이는 주로 분비된 IgA가 병원체에 결합하여 병원체를 중화시키거나 점막 표면으로 이동시킴으로써 이루어집니다. 그렇기 때문에, IgA는 점막 면역의 첫 번째 방어선 역할을 하며, 호흡기, 소화기, 비뇨기 등의 점막에서 감염을 예방하는 데 큰 역할을 합니다.
다음 글에서는 감염 초기 반응에 중요한 IgM, 항체의 활성화에 중요한 IgD, 알레르기 질환에서 중요한 IgE에 대해서 자세하게 설명하도록 하겠습니다.
