보체 시스템의 활성화와 면역 체계에서의 역할
1. 학습 목표
2. 내용
병원체가 사람 조직에 침입했을 때, 제일 먼저 대식세포와 맞닥뜨립니다. 대식세포(macrophage)는 순환하는 단핵구이 성숙한 형태입니다.
대식세포는 박테리아와 다른 미생물을 비특이적으로 포식하나, 대식세포 표면에 있는 수용체가 미생물 표면에 있는 특이적 리간드와 결합하면 이 과정이 더욱 효율적으로 진행됩니다. 이 중 하나인 보체활성화의 대체경로를 통해 병원체 표면에 고농도로 축적된 C3b 조각과 결합하는 수용체를 보체수용체 1(complement receptor 1, CR1)라고 합니다. 병원체 표면에 정렬된 C3b 조각과 대식세포 표면에 정렬된 CR1 분자와의 결합은 병원체를 잡아먹고 파괴하는 것을 촉진합니다. C3b로 코팅된 박테리아는 코팅되지 않은 박테리아에 비해 효과적으로 포식됩니다. 이를 옵소닌화(opsonization)라고 합니다.
CR1은 이들이 발현되는 세포 표면을 보호하는 작용도 합니다. MCP와 H 인자처럼 CR1은 C3b가 I 인자에 의해 절단되도록 함으로써 C3 전환효소를 파괴합니다. 식세포작용 동안 대식세포 CR1 분자 일부는 이런 보호작용을 하는 반면, 일부는 C3b 조각이 병원체 표면에 축적되도록 합니다. MCP와 H 인자와 마찬가지로 CR1은 CCP 모듈로 구성되어 있습니다.
두 다른 대식세포 수용체, 보체수용체 3(complement receptor 3, CR3)과 보체수용체 4(complement receptor 4, CR4)는 미생물 표면에 존재하는 iC3b 조각과 결합합니다. 비록 iC3b 조각 자체는 C3 전환효소를 활성화시키지 않지만, CR3와 CR4에 대한 리간드로 작용하여 식세포 작용과 병원체 파괴를 촉진합니다. 이 수용체들은 인테그린(integrin) 패밀리의 일부로서 구조적으로 CR1과는 다르게 세포 간의 접착 결합에 관여합니다.
보체에 둘러싸인 병원체의 식세포작용에 있어 CR1, CR3, 그리고 CR4 수용체는 각자 작용할 때보다 같이 작용할 때 더욱 효과적입니다. 대체경로를 통해 활성화된 보체에 의한 협동적 옵소닌화와 이에 따른 대식세포에 의한 식세포작용은 감염 시작 단계에서 병원체를 효과적으로 인식하고 파괴하는 과정을 촉진합니다.
보체활성의 중요한 생성물은 병원체 표면에 결합된 C3b입니다. 그러나 보체 반응은 이 단계를 넘어 5개의 부가적 보체성분이 포함된 일련의 연속적 방으로 이어집니다. C3b는 대체 C3 전환효소와 결합하여 C5 보체성분에 작용하는 대체 C5 전환효소(alternative C5 convertase)를 생성합니다. 이 효소는 Bb와 2개의 C3b 조각으로 구성되어 C3b2Bb로 나타냅니다.
보체 성분 C5는 C3와 구조적으로 비슷하지만 티오에스터 결합이 없어 다른 기능을 가집니다. 이들은 C5 전환효소에 의해 작은 C5a 조각과 큰 C5b 조각으로 절단됩니다. C5b의 기능은 박테리아가 병원체와 진핵세포의 막 안에 구멍을 만들 수 있는 막공격 복합체(membrane attack complex)의 조립을 시작하는 것입니다. 연이어 C6와 C7은 C5b에 결합하고, 이 결합으로 C7에 있는 소수성 부위가 노출되며 지질 이중층 안으로 삽입됩니다. C8이 C5b에 결합할 때 C8의 소수성 부위가 막관통 통로를 형성하는 C9의 중합을 개시합니다.
사람세포에서의 최종 보체성분의 활성은 용해성인 막결합 단백질에 의해 조절됩니다. S 단백질, 크러스테린(clusterin)과 J 인자라고 부르는 용해성 단백질이 용해성 복합체인 C5b, C6, 그리고 C7이 세포막에 결합하지 못하도록 합니다. 사람 세포 표면에는 상동제한인자(homologous restriction factor, HRF)와 CD59[프로텍틴(protectin)]이 C5b, C6, C7, C8 복합체가 C9을 끌어오는 것을 방해합니다.
| 막공격 복합체를 형성하는 최종 보체 구성성분 | ||
| 단백질 | 혈청 내 농도(μg/ml) | 기능 |
| C5 | 85 | 용해성 C4b 조각이 활성화되면 용액에서 막공격 복합체 조립을 시작 |
| C6 | 60 | C5b에 결합하여 안정화 시킴. C7 결합부위를 형성함 |
| C7 | 55 | C5b6에 결합하고 소수성 부위를 노출시켜 세포막에 부착하는 것을 허용함 |
| C8 | 55 | C5b67에 결합하고 소수성 부위를 노출시켜 세포막 안으로 삽입할 수 있게 함. |
| C9 | 60 | C5b678 복합체 상에 중합하여 막관통 통로를 형성하여 세포를 파괴함으로써 세포를 죽음에 이르게 함 |
3. 요약
면역 체계는 병원체에 대응하여 C3b를 생성하고, 대식세포의 수용체(CR1, CR3, CR4)가 병원체를 효과적으로 포식하여 파괴합니다. 또한, C5 전환효소를 통해 막결합 단백질이 조립되어 병원체를 파괴하며, 막결합 단백질은 최종적으로 보체성분의 활성을 조절하여 면역 체계가 병원체에 대응하는 과정을 완성합니다.
참고문헌- 면역학 3판, 라이프사이언스
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