[항체] 1편 : 항체란 무엇일까요? 구조와 기능 알아보기

 

 

생물학에서 항체(antibody)란 우리 몸의 면역계가 만들어내는 특이적인 단백질로, 침입한 병원체나 이물질(항원)에 결합해 이를 무력화하거나 제거하도록 도와주는 역할을 해요​

 

 

 

 

 

 

. 쉽게 말해, 항체는 병균을 찾아내 붙잡는 Y자 모양의 경비라고 할 수 있죠. 이번 글에서는 항체의 구조와 기능에 대한 기본 개념을 살펴보도록 해요.

 

 

 

 

항체의 기본 구조: Y자 형태의 단백질

 

 

 

항체 분자는 알파벳 Y 모양으로 생겼고, 두 개의 무거운 사슬(중쇄, Heavy chain)과 두 개의 가벼운 사슬(경쇄, Light chain)로 구성되어 있어요​. 중쇄와 경쇄는 각각 서로 한 쌍씩 동일한 구조를 이루고, 총 네 개의 폴리펩타이드 사슬이 이황화 결합으로 연결되어 Y자를 형성하죠​.

 

 

 

Y자의 팔 부분 끝에는 가변 부위(variable region)가 있는데, 이 부분이 항원의 특정 부위(에피토프)에 결합하는 자리예요. 각각의 항체 분자마다 이 가변 부위의 구조가 달라서, 서로 다른 항원을 인식할 수 있는 것이죠. 반면 Y자의 줄기 부분은 불변 부위(constant region) 또는 Fc 부위라고 부르며, 동일한 종류의 항체에서는 거의 동일한 구조를 가져요​.

 

 

 

이 불변 부위는 면역 세포에 붙는 수용체나 보조 분자들과 상호작용하여, 항원이 붙은 항체를 면역계가 인식하고 반응하도록 하는 역할을 담당하죠.

 

 

 

 

항체의 가변 부위는 무수히 다양한 아미노산 서열로 이루어져 있어서 거의 무한대에 가까운 항원 특이성을 만들어낼 수 있어요. 우리 몸은 유전자 재조합 등을 통해 B세포마다 서로 다른 가변 부위를 지닌 항체를 만들고, 각 항체는 특정 항원에만 결합하게 되죠. 한편 항체 분자의 불변 부위(Fc)는 상대적으로 일정한 구조를 가지며, 이것이 보체 단백질을 활성화하거나 대식세포, NK세포 등의 면역세포에 인식되어 항원-항체 복합체를 제거하는 데 쓰이죠.

 

 

 

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항체의 종류와 기능적 차이

 

 

 

항체는 면역글로불린(Ig)이라고도 부르며, 여러 가지 종류(isotype)가 존재해요. 포유류에서는 크게 IgG, IgM, IgA, IgE, IgD의 다섯 가지 클래스가 있으며, 이는 항체의 무거운 사슬 종류(γ, μ, α, ε, δ)에 따라 구분돼요​.

 

 

 

예를 들어 IgG 항체는 혈중에 가장 풍부하고 병원체를 중화하거나 식세포 작용을 돕는 역할을 하고, IgE 항체는 알레르기 반응에 주로 관여하는 등 각 클래스마다 기능적 특성이 조금씩 다르죠. 하지만 모든 항체들은 기본적으로 “특정 항원에 결합한다”는 공통된 기능 원리를 가지고 있어요. 항체가 항원을 붙잡으면, 앞서 말한 불변 부위를 통해 면역계에 신호를 주어 해당 항원을 제거하거나 무력화하는 면역 반응이 일어나게 되죠.

 

 

 

특히 IgG형 항체는 연구실 실험에서 가장 많이 활용되는데, 안정적이고 특이적이어서 웨스턴 블롯이나 면역염색 등에 널리 쓰여요. 반면 IgM은 주로 초기 면역반응에 관여하고, IgA는 점막 면역에, IgE는 알레르기 및 기생충 방어에 특화되어 있죠. 이러한 분류까지 깊게 들어가면 면역학 전문 주제가 되므로, 여기서는 모든 항체의 공통적인 구조와 작동 원리에 중점을 두고 이해하면 돼요. (면역학 관련 전공 지식에 대해서는 차후 면역학 포스트에서 다루게 될 예정이에요)

 

 

항체의 작용: 항원을 인식하고 면역 반응 유도

 

 

요약하면, 항체는 병원균 같은 항원을 정확히 인식하고 결합함으로써, 우리 몸의 면역 세포들이 그 항원을 쉽게 발견하고 제거하도록 돕는 맞춤형 단백질 무기예요. 항체는 직접 병원체를 중화(예: 바이러스의 감염력 차단)하기도 하고, 항체가 붙은 항원을 식세포가 잡아먹기 쉽게 옵손화(opsonization)하며, 보체계(complement)를 활성화해 표적을 파괴하기도 해요. 이렇게 항체 한 종류가 다양한 면역 메커니즘을 유발할 수 있기 때문에, 우리 몸은 수많은 종류의 항체를 만들어 다양한 병원체에 대비하고 있는 것이죠.

 

 

지금까지 항체의 구조와 기본적인 기능에 대해 알아보았어요. 항체는 B 세포라는 면역세포에 의해 생성되며, 각 B세포마다 한 가지 특이성을 지닌 항체를 분비하게 돼요. 이러한 원리를 활용하여, 연구자들은 실험실에서 원하는 표적 단백질을 인식하는 항체를 만들어 각종 생물학적 실험에 활용하죠. 다음 글에서는 바로 실험실에서 많이 언급되는 1차 항체와 2차 항체의 개념에 대해 자세히 알아보도록 할게요.