우리 몸의 면역 시스템은 침입한 병원체를 정확히 인식하고 제거하기 위해 항원 수용체(Antigen Receptor, AR)를 활용한다. 항원 수용체는 B세포 수용체(BCR)와 T세포 수용체(TCR)로 나뉘며, 이들은 각각 체액성 면역과 세포성 면역을 담당하는 중요한 역할을 한다. 항원 수용체는 유전자 재조합 과정을 통해 엄청난 다양성을 가지며, 면역 반응의 정밀성을 높인다.
1. 항원 수용체란?
항원 수용체는 B세포와 T세포가 각각 항원을 인식하는 단백질이다.
- B세포 수용체(BCR, B Cell Receptor): 세포 표면에 존재하는 막결합형 항체(mIg)이며, 항원을 직접 인식하고 결합할 수 있다.
- T세포 수용체(TCR, T Cell Receptor): 항원제시세포(APC)가 MHC 분자를 통해 제시한 항원을 인식한다.
이 두 가지 수용체는 엄청난 다양성을 가지는데, 이는 유전자 재조합을 통해 만들어진다.
2. B세포 수용체(BCR)
A. BCR의 유전자 구성
BCR은 면역글로불린(Ig)으로 이루어지며, Ig 경쇄(light chain)와 Ig 중쇄(heavy chain)로 구성된다.
- 중쇄(heavy chain) 유전자: V(variable), D(diversity), J(joining), C(constant) 유전자 분절로 이루어진다.
- 경쇄(light chain) 유전자: V, J, C 유전자 분절로 구성되며, 중쇄보다 간단한 구조를 가진다.
B세포가 성숙하는 동안 유전자 분절이 재조합되어 기능적인 BCR을 형성한다.
B. BCR의 다양성
BCR이 항원을 인식하는 다양성은 유전자 재조합과 체세포 돌연변이를 통해 확보된다.
- 유전자 재조합: 다양한 V, D, J 분절이 무작위로 결합하여 새로운 조합을 만든다.
- P-뉴클레오티드 첨가: 상보적인 염기를 추가하여 변화를 준다.
- N-뉴클레오티드 첨가: TdT(Terminal deoxynucleotidyl transferase) 효소가 무작위 염기를 삽입하여 다양성을 증가시킨다.
- 체세포 돌연변이(Somatic Hypermutation): 항원이 결합한 후, 면역반응을 최적화하기 위해 항체의 결합력을 높이는 돌연변이가 발생한다.
C. BCR 클래스 전환(Class Switching)
초기에는 IgM 형태로 발현되지만, 면역반응 중 IgG, IgA, IgE 등으로 클래스 전환이 가능하다.
- IL-4: IgG1, IgE 생성을 유도한다.
- IL-5: IgA 생성을 촉진한다.
클래스 전환은 BCR의 항원 특이성은 유지한 채, 면역 반응의 기능을 변화시키는 중요한 과정이다.
3. T세포 수용체(TCR)
A. TCR의 구조와 유전자 재조합
TCR은 항원을 직접 인식하지 않고, MHC 분자에 의해 제시된 항원만 인식한다.
- TCRα, TCRβ (주요 TCR):
- TCRα: V, J, C 유전자 분절로 구성됨 (경쇄와 유사).
- TCRβ: V, D, J, C 유전자 분절로 구성됨 (중쇄와 유사).
- TCRγ, TCRδ (소수의 TCR): 일부 점막 조직에서 발견되며 특수한 면역 기능을 담당한다.
TCR은 항체와 달리 체세포 돌연변이가 일어나지 않으며, 유전자 재조합을 통해 다양성을 확보한다.
B. TCR의 기능
- CD8+ T세포(세포독성 T세포): MHC-I을 통해 내인성 항원을 인식하고 감염된 세포를 제거한다.
- CD4+ T세포(보조 T세포): MHC-II를 통해 외인성 항원을 인식하고 B세포와 대식세포를 활성화한다.
4. BCR과 TCR의 유전자 재조합
BCR과 TCR의 다양성은 유전자 재조합 기전을 통해 이루어진다.
A. 유전자 재조합 과정
- RAG-1과 RAG-2 단백질이 재조합 신호서열(RSS)을 인식하여 DNA를 절단한다.
- 머리핀 구조 형성 후, 엔도뉴클레아제가 절단하여 P-뉴클레오티드와 N-뉴클레오티드를 첨가한다.
- 재조합 효소가 유전자를 연결하여 새로운 조합을 만든다.
이 과정은 면역글로불린 유전자가 거의 무한한 다양성을 갖도록 하는 핵심 기전이다.
B. IL-7의 역할
- IL-7은 B세포와 T세포의 발달 과정에서 중요한 증식 신호를 제공하며, 유전자 재조합이 완료된 후 성숙을 돕는다.
5. BCR과 TCR의 차이점
| 구분 | B세포 수용체(BCR) | T세포 수용체(TCR) |
| 항원 인식 방식 | 자유 항원을 직접 인식 | MHC를 통해 제시된 항원만 인식 |
| 수용체 구성 | Ig 중쇄 + 경쇄 | TCR α + β (혹은 γ + δ) |
| 유전자 재조합 | O (체세포 돌연변이 포함) | O (체세포 돌연변이 없음) |
| 클래스 전환 | O (IgM → IgG, IgA, IgE) | X |
| 발현 위치 | 세포 표면 & 분비형 | 세포막에 부착된 형태 |
6. 항원 수용체와 면역반응
- BCR은 병원체를 직접 결합하고, 항체를 생성하여 체액성 면역을 수행한다.
- TCR은 MHC와 결합된 항원을 인식하고, 세포성 면역을 조절한다.
- 유전자 재조합과 체세포 돌연변이를 통해 무한한 항원 특이성을 확보한다.
- IL-7과 같은 사이토카인이 면역세포의 발달을 조절한다.
<출 처>
Next-Generation Sequencing (NGS) for Clonality Testing
Clonality testing is an important molecular testing method that characterizes B-cell receptors (BCR, aka immunoglobulins) and T-cell receptors (TR or TCR), which serve as unique identifiers of the individual B-cell and T-cell clones in our immune system.
www.oncomine.com
Generation of B-cell / antibody diversity | British Society for Immunology
One of the major roles that B cells play in an immune response is the production of antibodies, that specifically recognise and bind to proteins on the invading bacteria or virus particles. The binding of specific antibody to its target can prevent virus
www.immunology.org
Harnessing the biology of IL-7 for therapeutic application | Nature Reviews Immunology
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