[생화학] 4.4 : 항원-항체 상호작용(antigen-antibody interaction)

 

 

이번 포스트에서는 항원(antigen)과 항체(antibody)간의 상호작용에 대해 생화학적 관점에서 살펴보자.

 

 

 

사람의 immune system은 cellular immune system과 humoral immune system으로 나누어짐. cellular immune system은 infection된 우리의 own cell을 targeting하는 면역 system이며, 이 때의 key player는 macrophages, killer T cells (Tc ), inflammatory T cells (TH 1) 등임. 한편 humoral (fluid) immune system은 extracellular pathogen을 targeting하는 면역 system이며, 이 때는 antibody가 아주 중요한 역할을 함.

 

 

 

 

물론 위와 같이 cellular immune system의 하나인 macrophage가 식세포작용을 하는 과정에서도 항체가 중요하게 작용하기는 함.

 

 

humoral immune system에서는 특히나 antigen-antibody간의 결합이 중요함. 이 때 하나의 antigen은 여러 개의 epitope을 가지므로 여러 종류의 antibody와 상호작용할 수 있음.

 

 

 

antibody는 위와 같이 생김. 보면 heavy chain과 light chain이 있으며, 이 녀석을 papain으로 자를 시 Fab(antigen binding)와 Fc(쉽게 crystal을 만듬)가 얻어짐.

 

 

antibody는 quaternary structure이며, 이를 안정화해주는 bond가 disulfide bond임.

 

 

 

 

 

위 그림을 보면 두 개의 Fab가 같은 sequence임에도 불구하고 서로 다른 구조를 가짐을 알 수 있음. 즉, 이들은 다양한 종류의 conformation을 가짐. 이 덕분에 conformational flexibility가 부여되어서 다양한 antigen을 잘 인지가능함.

 

 

 

참고로 위 그림에 나타나 있는 것과 같이 carbohydrate가 가운데에 결합해 있음. (post-translational modification의 한 예) 그리고 이들 antibody에서 흔히 관찰되는 구조를 immunoglobulin fold/domain이라 부름.

 

 

 

 

실제로 위와 같이 antigen과 antibody가 결합함. 보면 결합 과정에서 구조가 변함을 알 수 있음. 따라서 antigen, antibody의 binding은 induced fit의 한 예임.

 

 

우리는 antibody를 인공적으로 제작, 이용해서 특정 antigen이 있는지 여부를 test할 수도 있음.

 

 

 

 

 

그 방법이 위와 같음. 우선 우리가 존재 여부, 양을 파악하고자 하는 protein들을 surface에 coating함. 이후 특정 antigen을 인지 가능한 primary antibody를 넣어 specific한 antigen-antibody reaction을 유발시킴. 이후 이 primary antibody를 인지 가능한 secondary antibody를 넣어줌. 이 때 이 secondary antibody에는 무색의 substrate를 받아서 색을 띄는 product로 만들어줄 수 있는 enzyme이 붙어있음. 따라서 이후 substrate를 넣어줄 경우 surface에 항원이 있는 양만큼 색을 띄는 product가 만들어질 것임.

 

 

 

 

이러한 방식을 사용하는 대표적인 기술이 바로 ELISA(enzyme-linked immunosorbent assay임)임.

 

 

이 밖에 Western blotting에서도 antibody를 사용함.

 

 

 

 

다음 포스트에서는 근수축과 관련된 단백질의 기능에 대해 생화학적 관점에서 다루어보자.