4. 항체(Ig) 면역글로불린 구조

항체(Ig)의 정의

-항체는 면역글로불린(immunoglobuin)이라는 당단백질입니다.
- γ-글로불린이라고도 불리웠지만,  모든 항체가 감마 분획으로 전기영동 이동성을 갖는 것은 아니라서 면역글로불린이라는 용어로 대체되었습니다.
- 항체는 혈장과 눈물, 타액, 우유 및 초유와 같은 기타 체액에서 발견됩니다.

- Porter와 Edelman은 1950년에 항체에 대해 자세히 기술하여 노벨상을 수상했습니다.

*단백질 전기영동 상 특징

항체 밴드는 주로 γ-분획에 있고 소량은 β-분획에 있다. 그래서 이들은 주로 글로불린입니다. γ-글로불린은 간에서 합성할 수 있는 반면, 항체는 면역세포에서 만들어지므로 면역계와 관련하여 면역글로불린(Ig)이라고 부르며 활성화된 B림프구와 형질세포에서 만들어집니다.

면역글로불린(Ig)은 다음으로 구성됩니다.

1. 면역글로불린은 당단백질이며 다음으로 구성됩니다.
2. 폴리펩티드 = 82~96%
3. 탄수화물 = 4~18% 
4. 면역글로불린(Ig)은 전체 혈장 단백질의 20%입니다.
5. 면역글로불린(Ig)은 이중 기능성 분자입니다.
  - 항원과 결합합니다.
  - 이차 면역 반응을 시작합니다.

 

면역글로불린(Ig) 분자의 구성

1. Ig 분자는 중쇄(H)와 경쇄(L)로 구성됩니다.
2. 14번 염색체에 존재하는 중쇄(H) 유전자.
3. 경쇄(L) 람다(λ) 유전자는 2번 염색체에 존재합니다.
4. 경쇄(L) 카파 ( k) 유전자는 22번 염색체에 존재합니다.
5. Ig 분자는 12개의 기본 단위 구조 또는 단위로 구성됩니다.

따라서 Ig 는 4개의 폴리펩타이드 사슬로 구성되며 한 쌍은 경쇄이고 두 번째 쌍은 중쇄입니다.

중쇄(H) :
분자량은 53000-75000입니다.
446개의 아미노산으로 구성되어 있습니다.
1-121개의 아미노산은 가변적입니다.

 

경쇄(L):
분자량은 22500입니다.
214개의 아미노산으로 구성되어 있습니다.
1~107개의 아미노산은 가변적입니다.

면역글로불린(Ig) 에는 5개의 서로 다른 중쇄가 있으며 이들은 그리스 문자로 표시됩니다.

1. 감마  = 중쇄(γ)
2. 알파        = 중쇄(α)
3. 뮤           = 중쇄(μ)
4. 델타        = 중쇄(δ)
5. 엡실론     = 중쇄(ε)

 

중쇄를 기준으로 이러한 Ig는 다음과 같이 분류됩니다.
γ  = 중쇄 = IgG
μ  = 중쇄 = IgM
ά   = 중쇄 = IgA
δ   = 중쇄 = IgD
ε   = 중쇄 = IgE

경쇄 는 2:1의 비율로 다음과 같은 두 가지 유형입니다.
- 카파(κ)
- 람다(λ)

 

항상 Ig 분자는 양쪽 팔에 한종류의 경쇄를 가집니다. 절대 동일한 Ig 분자에 둘 다(카파,람다)가 있을 수 없습니다.

이러한 면역글로불린 부류는 분자량, 침강 계수 및 탄수화물 함량에 따라 서로 다릅니다.

 

분자량에 따른 Ig의 분할

 이 절차는 Svedberg 에 의해 채택되었으며 여기서 그는 일정 기간 동안 초원심분리를 실시하고 Ig는 Svedberg 단위 = S 라는 분자량에 따라 다른 층으로 분리되었습니다 . 가장 무거운 IgM은 바닥에 있었고 19S(Svedberg 단위 = S )로 표시되었습니다. 주요 부분 은 7S인 IgG 에 의한 것이고, IgA 는 7S, 9S 및 11S의 혼합물이다.

 

Ig의 구조

Ig의 기본 단위는 이황화 결합으로 연결된 4개의 폴리펩티드 사슬로 구성됩니다. 한 쌍은 가볍고 한 쌍은 무겁습니다.

디설파이드 결합 은 -SS-이며 이들은 4개의 폴리펩타이드 사슬을 결합합니다.  이것들이 있는 위치는 다음과 같습니다.

ㅇ인터체인 :
- H-H
- H-L
- L-L

 

ㅇ인트라체인:     
-L 사슬에는 2개의 결합이 있습니다.
- γ, α, δ에는 4개의 결합이 있습니다.
- μ와 ε에는 5개의 결합이 있습니다.

ㅇ단편 항원 결합 부위(Fragment Antigen Binding Site, Fab)
분자량이 45kDa인 단편 항원 결합 부위 또는 Fab. 경쇄와 중쇄의 일정한 부분과 함께 경쇄와 중쇄의 가변 부분으로 구성됩니다.

가변부에서 아미노산의 위치가 다양하기 때문에 항원의 모양에 따라 모양이 변할 수 있는데 이는 항원과 항체의 상호작용이 모양에 의존하기 때문이다. Ab가 더 잘 맞을수록 더 나은 Ag-Ab 반응을 제공한다.


ㅇ 결정화 가능 단편 (Fragment crystalisable(Fc))
Fc 부분은 순수한 단백질 결정으로 결정화될 수 있습니다. Fc 부분은 이러한 면역글로불린에 다음과 같은 몇 가지 특징을 부여합니다.

1.Porter는 하나의 Ig를 다른 Ig와 구별하는 항원 결정기가 Fc 부분에 위치하므로 생물학적 동일성을 부여한다는 것을 보여주었습니다.
2. IgM과 IgG는 보체를 활성화할 수 있습니다.
3. IgA는 체액과 점막으로 분비될 수 있습니다.
4. IgE는 비만 세포와 호염기구의 특정 수용체에 고정됩니다.
5. IgG는 태반 장벽을 통과할 수 있습니다.
6. IgD는 막 수용체로 작용합니다.
7.Fc 부분은 옵소닌화 및 식균 작용을 담당합니다.
8. Ig 분자가 파파인이나 펩신 으로 처리되면 다른 부위에서 절단됩니다.


ㅇ 가변 부분 (Variable Portion)
10개의 아미노산 잔기로 구성된 Ig의 가변 부분에는 초가변 영역이 있으며 이러한 작은 부분을 상보성 결정 영역( CDR )이라고 하며 핫스팟이라고도 합니다.

CDR(상보성 영역)   중쇄                           경쇄
1                               30~35 아미노산        24~34 아미노산
2                               50~65 아미노산        50~56 아미노산
3                               96~102 아미노산      89~97 아미노산
 
가변성은 107 개 이상의 상이한 항원 구조에 결합할 가능성을 생성하는 데 중요합니다.

ㅇ도메인
Ig에서 도메인은 체인(H 또는 L)에 따라 명명된 영역입니다. 아래와 같이 번호가 매겨져 있습니다.

도메인         경쇄       중쇄
가변 도메인  VL          VH
상수 도메인  CL          CH1. CH2, CH3

 

ㅇ힌지 부분
이것은 항원 결합 부위(Fab)를 보유하는 두 팔에 약간의 자유를 허용하는 Ig 분자의 중간입니다. 이것은 동시에 두 개의 항원 부위에 결합하는 Ig의 유연성을 제공합니다.


ㅇ파라토프
이것은 항원 결정기(에피토프)와 결합 하는 Fab 부분의 항체 부분입니다. 중쇄 및 경쇄의 CDR 부분을 에피토프에 가깝게 가져오는 폴리펩타이드 사슬의 접힘이 있으며 에피토프에 맞는 3차원 구조를 생성합니다. 에피토프와 파라토프는 자물쇠와 열쇠와 같습니다.

면역글로불린 항원성

Ig 분자에는 항원 영역이 있는데, 이러한 영역 때문에 Ig가 Ab 형성을 시작하고 항원이 될 수 있습니다. Ig 분자 간의 차이점과 유사점은 항원 특성에 반영되며 다음과 같습니다.

- 이디오타입
이것은 면역글로불린 의 Fab 부분에 있는 항원 영역입니다. Ig를 다른 동물에게 주입하는 경우. Ig(Ab)에 대한 Ab 형성이 있을 것이며 이는 이디오타입 영역에 대한 것입니다. 이들은 초가변 영역 또는 CDR에 존재하는 항원 결정자입니다. 따라서 항체에 대한 항체 형성(항-항 Ab)이 있게 됩니다.

-아이소타입
이들은 종의 특정 면역글로불린 클래스 또는 중쇄 또는 경쇄 유형의 모든 분자에 존재하며 이소타입(Isotype)이라고 합니다. 예를 들어 ε-heavy chain은 그 종의 모든 IgE 분자에 존재하는 IgE 분자 특유의 항원을 가지고 있습니다.

- 알로타입
면역글로불린은 개인 간에 유 전적으로 결정된 차이가 있으며 동종형(Allotype)이라고 합니다. 이러한 알로타입은 예를 들어 Gm, Em에 영향을 받는 사슬로 표시됩니다. 이들은 다형 형태의 H 및 L 사슬이며 불변 부분에 국한됩니다.

 

항체의 기능

항체는 다양한 기능을 가지고 있으며 생물학적 방어 및 임상 도구로 사용됩니다.

호스트 디펜스
1. 미생물(박테리아, 바이러스)을 방어합니다.
2. 나타나는 첫 번째 항체는 IgM이고 그 다음은 IgG입니다.
3. 태아기에서 IgM은 자궁 내 생명 6개월에 나타납니다.
4. 어머니의 우유는 IgA와 IgG의 풍부한 공급원입니다.
5. 항원을 파괴하는 보체와 같은 다른 구성 요소를 모집합니다.
6. 독소를 중화시킵니다.
7. 순환에서 외부 항원을 제거합니다.

 

임상 의약품
1. 질병 진단 및 질병 진행 모니터링에 사용됩니다.
2. 풀링된 항체를 제공하여 수동 요법으로 사용할 수 있습니다. 예방에도 사용할 수 있습니다.

 

진단 및 연구
-실험실 과학에서는 진단 및 연구 목적으로 사용할 수 있습니다.