항원제시세포

[ Antigen Presenting Cell ]

B세포와 T세포는 모두 각 세포에 고유한 항원수용체를 발현하는데, 이들 세포의 주요 기능적 특성은 이들이 발현하는 항원수용체에 의한 것이다. B세포의 수용체(B-cell receptor: BCR)는 막단백질 형태의 면역글로불린(또는 항체)이며, B세포가 항원에 의해 활성화 되면 일반적으로 항체로 알려진 이 면역글로불린을 분비한다.

T 세포의 항원수용체(T-cell receptor: TCR)는 면역글로불린과는 달리 대부분 a-사슬과 b-사슬의 두 사슬로 구성되어 있다. TCR은 항원 단백질을 직접 인식하지 않고 이를 복잡한 방식으로 처리하여 생성한 펩타이드 항원을 주조직적합성 복합체(Major Histocompatibility Complex: MHC) 단백질의 홈에 결합되어 있는 형태(MHC + 펩타이드)로 인식한다. 일부의 T세포는 ab 사슬과 유사하나 다른 계열의 항원을 인식하는 gd 사슬로 구성되어 있는 수용체를 발현한다.

B세포는 수용체를 통하여 항원을 직접 인식하여 결합하지만, T세포의 수용체(TCR)는 MHC 단백질에 결합되어 제시되는 펩타이드 항원을 인식하여 결합한다. CD4 도움T세포(Th 세포)의 TCR은 Class II MHC 단백질에 결합된 펩타이드 항원을 인식하여 결합하나, CD8 세포독성 T세포(Tc 세포)는 Class I MHC 단백질에 결합된 펩타이드 항원을 인식하여 결합한다. Class II MHC 단백질은 항원 제시의 전문적인 기능을 지닌 세포들 즉, 항원제시세포(Antigen Presenting Cell: APC)의 표면에 발현되어 있고, APC로는 대식세포, 수지상세포, 그리고 B세포 등이 포함된다. Class I MHC 단백질은 적혈구 등과 같이 핵이 없는 세포를 제외한 모든 세포의 표면에 발현되어 있다. 따라서 CD4 T세포는 APC에 의해 제시되는 Class II MHC 단백질 + 펩타이드 항원을 인식하여 활성화 되고, CD8 T세포는 핵을 지닌 모든 세포에 의해 제시되는 Class I MHC 단백질 + 펩타이드 항원에 의해 활성화된다.

항원제시세포(antigen presenting cell: APC)는 단백질 항원을 세포 내에서 처리하여 펩타이드 항원을 생성한 후에 이들을 주조직적합성항원 단백질에 결합시켜 세포 표면에 제시(항원 제시)하는 세포이다. T세포는 그들의 수용체(T세포 수용체, T cell receptor: TCR)를 사용하여 이 같이 제시된 항원을 인식한다.

거의 대부분의 세포는 어떤 형태로든 APC로서 기능한다. 전문적(Professional) 항원제세세포는 도움 T세포에게 항원을 제시하는 기능을 하며 대식세포, B세포, 및 수지상세포 등이 이에 속한다. 반면 다른 세포들은 세포 내부에서 유래한 펩타이드 항원을 세포독성T세포에게 제시한다.

APC는 세포독성T세포나 도움T세포에 의해 유발되는 모든 적응성 면역반응에 핵심적인 요소이다. 항원제시는 적응성 면역반응의 항원 특이성을 결정하며 세포 내와 외에서 유래하는 항원에 대한 면역반응에 기여하고, 또한 암에 대한 방어에도 기여한다. 인공적인 APC를 제작하여 적응성 면역계가 암세포를 공격하도록 유도하는 암치료법이 개발되고 있다.

그림1. 항원제시를 통한 CD4 T세포와 CD8 T세포의 활성화(출처:위키피디아, https://en.wikipedia.org/wiki/Adaptive_immune_system)

(Immature CD4+ T cell: 미성숙 세포, antigen: 항원, antigen presenting cell: 항원제시세포, mature helper T cell: 성숙한 도움T세포, immature CD8+ T cell: 미성숙CD8+ T세포, mature cytotoxic T cell: 성숙 세포독성T세포)

항원제시세포는 크게 전문적 APC와 비전문적 APC로 나뉜다. 전문적 APC는 Class II MHC 단백질과 더불어 공동자극분자와 패턴인식수용체(pattern recognition receptor: PRR)을 발현하고, 비전문적 APC는 Class I MHC 단백질을 발현한다. T세포는 증식하고 기능하기 위하여는 우선 그들의 수용체가 인식할 수 있는 항원을 제시하는 전문적 APC와의 상호작용을 통해 활성화되어야만 한다. 이 같은 T세포의 초기 활성화에는 대개 수지상세포가 관련된다. T세포는 항원 자체만을 인식하지 못하고, 따라서 이에 의해서 활성화 되지 않는다. 이들은 세포에 의해서 처리되어 MHC 단백질과 같은 운반체에 실려서 제시되는 항원 만을 인식하여 반응한다. 도움T세포는 Class II MHC 단백질에 결합하여 제시되는 세포 외부 단백질에서 유래된 펩타이드 항원을 인식할 수 있고, 세포독성T세포는 Class I MHC 단백질에 결합하여 제시되는 세포 내부 단백질에서 유래된 펩타이드 항원을 인식할 수 있다. APC는 또한 추가적인 공동자극신호를 제공함으로써 T세포를 활성화 시킨다. 이 같은 공동자극분자와 Class II MHC 단백질을 발현하는 것이 전문적 APC를 규정하는 기준이 된다. 전문적 APC는 다른 거의 모든 세포들과 마찬가지로 Class I MHC 단백질도 발현한다.

전문적 항원제시세포

전문적 APC는 항원을 T세포에게 제시하는 것을 전문으로 한다. 이들은 항원을 포식작용(대식세포 또는 수지상세포)이나 수용체매개 세포속유입(receptor-mediated endocytosis)(B세포)의 방법으로 세포 내로 습득하여 이들을 처리하여 펩타이드 조각으로 만들어 Class II MHC 단백질에 결합시켜 세포막으로 내 보내는데 매우 효율적이다. T세포는 APC의 세포막 상에 발현되는 항원 펩타이드-Class II MHC 단백질 복합체를 인식하여 결합하고, APC에 의하여 제공되는 추가적인 공동자극신호를 받아 활성화 된다. 전문적 APC로는 수지상세포, 대식세포 및 B세포 등이 있다.

참고문헌

Kuby Immunology (7^th ed.) (2013).

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