Complementary System - 보체계 기초

의대 면역학 내용이라고 듣긴 했는데, 저는 전문가가 아닙니다, 틀린 점 있으면 알려주세요. 글 말미의 영상 및 위키피디아 등 내용을 정리한 내용입니다... 

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보체계는 면역체계의 일부이다. 또 다른 이름으로는 Complement Cascade라고도 부른다. 항체를 통한 면역체계를 보완한다는 의미에서 보완(Complement) System이라고 불린다. 선천 면역계의 일부로 개인의 일생 동안 변하지 않지만, 후천 면역시스템인 항체와 함께 작용하며 면역을 강화할 수 있다. 

대체로 간에서 합성되는 단백질들인데, C1~C9까지의 단백질이 서로 연쇄적으로 작용하면서 면역반응을 일으킨다. 일반적인 상태에서는 불활성의 전구체 상태로 존재하며 여러 요인들에 따라 안전장치가 풀리고 활성화 되며 연쇄적인 증폭반응이 유발된다. 

크게 면역작용을 하는 경로는 아래 세가지이다. (1) Classical Pathway (2) Alternative Pathway (3) Lectin Binding Pathway 

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(1) Classical Pathway

고전 경로는 C1 단백질로부터 시작한다. C1 단백질은 평소에는 불활성상태이나, 두개 이상의 항체들과 결합하면서 형태가 변형되고, 붙어있던 C1s와 C1r이라는 세린단백질가수분해효소가 활성화된다. (Serine Protease)

C1 단백질의 머리 부분인 C1q는 항원과 결합한 항체(Antibody-Antigen Complex)의 Fc 부위에 결합할 수 있습니다. 5량체인 IgM과 결합하는 경우 C1은 바로 활성화가 되나, 다수의 인접한 IgG로도 활성화가 될 수 있습니다. 이상적으로는 6개의 IgG와 결합하는 경우입니다. 

바이오 투자 항체 관련 배경지식...

이렇게 되는 경우 이제 C1이 C4 단백질과 C2를 활성화시키고, 활성화된 두 단백질 (C4b, C2b)가 합쳐져 세포막에 부착된다 (C4b2b, C3 Convertase). 이 단백질은 다시 C3를 활성화 시킨다. 이 반응은 약 2분간 지속되는데, 그 속도가 매우 빨라 초당 약 1,000개의 C3 단백질이 활성화된다.

이렇게 되는 경우 항원, 예를들어 박테리아가 C3 단백질로 뒤덮이게 되는데 이를 옵소닌화 라고 한다. (Opsonin) 이렇게 되는 경우 식세포작용이 더욱 활성화되어 병원체가 더 잘 제거된다. 

또한, 이렇게 활성화된 C3 단백질 중 일부는 C4b2b 단백질과 또 결합해 C4b2b3b 단백질을 만들고, 이게 C5 단백질을 활성화 시키고...... 연쇄적으로 관련 단백질들이 모여서 세포막을 투과해 구멍을 내버린다. 이를 MAC, Membrane Attack Complex 라고 한다. 세포막에 구멍을 내어 세포가 정상 활동을 하지 못하도록 만드는 것이다. 

(2) Lectin Binding Pathway

위의 Classical Pathway와 유사하나, Mannose Binding Lectin Protein이 일반적으로 박테리아 표면에 다수 존재하는 Mannose와 결합하여 C4, C2 단백질을 활성화 하는 식으로 시작되는 경로이다. 

(3) Alternative Pathway 

C3 단백질은 위에서의 C3 Convertase가 없이도 아주 느린 속도로 C3b로 활성화가 되는데, 이 단백질이 Factor B에 결합하고, Factor D 단백질이 Factor B에 영향을 주어 C3bBb 단백질이 만들어지는데, 이게 다시 C5 전환효소가 된다. 따라서 위의 MAC를 형성하는 경로를 다시 밟게 된다. 

다만 이런 반응은 자연스럽게 활성화 되어 자가 조직에도 손상을 줄 수 있기에 C1 Inhibitor, Factor H 등이 개입하여 반응을 조절하게 된다. 

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이러한 Complement System은 결과적으로 각기 다른 경로를 통해 (1) 세포막에 구멍을 내는 MAC을 형성함으로서, 주로 그람 음성균을 공격하고 (2) 병원균을 옵소닌화 함으로서 식세포작용을 활성화 시키고 (3) C3 단백질과 C5 단백질에서 분리된 C3a, C5a 단백질은 면역세포들을 끌어들이고 활성화시킨다. 

 

이렇게 보체계가 개입되어 세포를 사멸시키는 과정을 Complement Dependent Cytotoxicity, CDC라고 부르며, 반대로 IgG와 같은 항체를 통한 세포 사멸 과정을 Antigen Dependent Cell-mediated Cytotoxicity, ADCC라고 부른다. 

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보체계

 

Complement system - Wikipedia