항원이 항체 혹은 APC(antigen presenting cell)에 포착되어 면역담당세포들이 정보를 인식하는 과정을 항원인식이라고 합니다. 면역담당세포는 T 세포와 B 세포로 대표될 수 있으며 각각의 세포는 다른 방법으로 항원을 인식합니다.
항원인식과정
T와 B림프구(T 세포와 B 세포)는 면역반응에서 특이성을 나타냅니다. 이들은 외부항원을 인식할 수 있는 세포 표면 수용체를 가지고 있으며, 각각의 수용체는 유사 구조를 지닌 다른 항원과도 교차반응을 일으킬 수 있습니다. 그렇지만 일반적으로 대부분의 경우 하나의 항원과 결합합니다. 한 림프구 표면에 존재하는 항원 수용체들은 모두 동일하므로 각각의 B 또는 T 림프구는 하나의 항원만을 인식할 수 있습니다. 특정 항원을 인식한 하나의 림프구는 증식하여 인식한 항원을 다룰 수 있는 세포 집단(clone)을 형성합니다. T 세포와 B 세포는 각각 다른 방법으로 항원을 인식합니다.
-T세포 항원 수용체(T cell antigen receptor, TCR)는 APC표면의 MHC분자에 결합된 단편의 선형 펩타이드를 인식합니다.
-B세포 수용체는 비선형 항원 결정부위(non-linear antigenic determinants, epitopes)에 직접 결합하며 MHC분자를 필요로 하지 않습니다. 자연적인 구조 그대로의 항원을 인식할 수 있습니다.
주조직적합복합체(major histocompatibility complex, MHC)
주요 조직적 합성 복합체(MHC) 및 T 세포/B 세포는 모두 면역계의 핵심 역할이지만 서로 약간 다른 역할을 담당합니다. MHC는 세포 표면에서 발견되는 단백질을 암호화하는 유전자 그룹입니다. MHC 분자는 T세포에 항원(이물질)을 제시해 면역반응을 유발합니다.
MHC는 매우 다형성이며, 이는 한 집단 내에 다양한 버전의 MHC 유전자가 있음을 의미합니다. 이러한 다양성은 면역 체계가 광범위한 이물질을 인식할 수 있도록 합니다. MHC 유전자의 구조는 종에 따라 다를 수 있습니다. 인간은 고도로 다형성인 MHC를 가지고 있는데, 6번 염색체에 여러 개의 유전자가 모여 있습니다. 어떤 종은 더 적은 수의 유전자로 더 단순한 MHC 조직을 가질 수 있는 반면, 다른 종은 더 많은 수의 유전자로 더 복잡한 MHC를 가질 수도 있습니다.
MHC 다양성은 면역계가 다양한 병원체를 인식하는 데 중요한 의미를 갖습니다. MHC 다양성의 수준은 종에 따라 달라질 수 있습니다. 개체 수, 번식 전략, 병원체 노출 등의 요인에 따라서도 달라질 수 있습니다. 각 종마다 특정한 생태학적, 면역학적 도전에 대한 진화적 적응을 반영하기 때문입니다. 종마다 MHC의 구조나 다양성에 차이가 있지만, 항원 제시와 면역 인식의 핵심 기능은 동일합니다.
사람백혈구항원(human leukocyte antigen, HLA)
사람의 6번 염색체 상에 존재하는 주조직적합복합체(MHC)는 특별히 human leukocyte antigen(HLA)이라 부릅니다. HLA는 백혈구 표면에서 발견되는 단백질입니다. HLA도 MHC의 하나이기 때문에 T세포에 항원을 전달하는 역할을 하는데, 이는 면역계가 자기와 비자기를 구별하고 세균이나 바이러스 같은 외부 공격에 면역반응이 시작되게 하는데 중요합니다. 수여자와 공여자의 HLA표현형이 맞지 않을 때 조직이식거부반응이 일어납니다. MHC분자는 APC에 의하여 처리된 짧은 항원 펩타이드와 결합한 후 항원 펩타이드를 T세포에 전달합니다. HLA분자 또한 매우 다형성이며 이는 면역계가 광범위하고 다양한 잠재적인 위협을 인식할 수 있도록 합니다. HLA 분자에는 두 종류가 있습니다.
①HLA-A, B, C(class 1) 분자는 신체의 모든 유핵세포에서 발견됩니다.
②HLA-DQ, DR, DP(class 2) 분자는 주로 단핵세포(monocyte), 대식세포(macrophage), B림프구, 수상돌기세포, 일부 상피세포 및 활성화된 T림프구에서만 발견됩니다.
각 부모로부터 하나의 HLA(-A, B, C, DQ, DR, DP) 항원을 유전받기 때문에, 한 개인은 6개의 class 1과 6개의 class 2항원을 발현하게 됩니다. 각각의 HLA 분자는 다른 항원 펩타이드와 결합합니다. 한 개체가 지닌 HLA항원이 APC가 전달할 수 있는 항원 펩타이드의 범위를 결정합니다.
Class 1 HLA 분자는 α쇄와, MHC 유전자로부터 유래되지 않은 β2-microglobulin분자로 이루어져 있습니다. Class 2 HLA 분자는 비공유결합에 의하여 연결된 α쇄 및 β쇄로 이루어져 있습니다. 이들 HLA분자는 세포 내에서 펩타이드와 결합하며, HLA 펩타이드 복합체는 APC의 표면으로 운반됩니다. Class 1 분자는 펩타이드를 CD8+T림프구에, class 2 분자는 CD4+ T림프구에 전달합니다.