최근 수정 시각 : 2022-03-28 03:21:47

보체활성화 고전경로

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보체가 활성화되고 증폭되는 대략적인 과정

1. 개요2. 과정
2.1. C5 전환효소 형성 이후

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1. 개요

고전경로(classical pathway)는 렉틴경로(lectin pathway), 대체경로(alternative pathway)와 함께 보체활성화를 일으키는 3가지의 경로 중 하나로, 항원-항체 복합체(=면역복합체) 형성이 개시 조건이다. 보체활성화의 세 가지 경로들 중 가장 먼저 알려져서 고전경로라는 이름이 붙었고, 고전경로만 밝혀졌을 당시에는 보체경로의 활성화는 항체 의존적인 적응면역 반응의 일부라고 생각되었다. 그러나 후에 렉틴경로와 대체경로의 발견으로 인해 항체에 의존적이지 않은 보체 활성화 경로가 있으며, 보체가 선천면역에도 관여한다는 것이 밝혀졌다.

2. 과정

파일:보체활성화경로모식도.webp
보체 활성화 경로 모식도
고전경로를 활성화하는 항체 동형은 IgM(면역글로불린 M)과 일부 서브클래스의 IgG(면역글로불린 G)이다. 이들이 세균, 진균 바이러스와 같은 병원체들의 표면 막에 결합했을 때, 항원과 여러 부위에서 결합한 다가의 항원-항체 복합체가 형성된다. IgG은 단량체인데 어떻게 다가 결합을 하나 의문이 들 수 있다. 이는 IgG가 병원체 막에 결합 시 IgG의 Fc 부위가 인접한 다른 IgG와 결합하여 6량체(hexamer)를 이루기 때문에 가능하다.[1] 5량체(pentamer)인 IgM은 항원과 결합했을 때 입체 구조를 변화(conformational change)시켜 복수의 C1q 결합부위를 드러내고, 이를 통해 항원과 결합한 IgM이 여러 개의 C1q와 결합할 수 있게 된다.[2] 요약하자면, 항원-항체 복합체가 형성되면 항체의 Fc 부위에 입체구조의 변화(conformational change)가 일어나 보체 C1 복합체(C1 complex; complement component 1 혹은 간단하게 C1)가 붙을 수 있게 된다. C1 복합체 구성 성분 중 특히 C1q(complement component 1q)가 면역글로불린 Fc 부위에 결합하여 고전경로를 개시한다. 단, IgG 서브클래스인 IgG4만은 C1q에 결합하지 못한다.

한편, C1q가 꼭 항체에만 결합하는 것은 아니고, 우리 몸의 손상된 세포나 외부 병원체 표면에 존재하는 다양한 인자들에 결합하여 보체반응을 활성화시킬 수 있다. 가령, 세포자멸사(apoptosis)가 일어나는 세포 표면에서 발현되는 특유의 손상된 DNA 패턴, 아넥신(anneixns) A2/A5, 히스톤 단백질 등은 C1q의 결합 표적이 될 수 있으며, C1q가 결합하여 보체반응이 일어나면 사멸하는 세포가 옵소닌화(opsonization)되어 제대로 제거되기 쉬워진다.[3] 그 외에도 C-반응단백질(C-reactive protein, CRP), 펜트락신 3(pentraxin 3, PTX3), 지질다당류(lipopolysaccharide, LPS), 소섬유화된 베타아밀로이드(β-amyloid fibrils), 일부 레트로바이러스(retrovirus)의 피막을 이루는 단백질(envelop protein) 등의 인자가 C1q의 리간드로 작용한다.[4]

C1q가 항체에 결합하면, C1의 다른 구성 성분인 C1r(complement component 1r)과 C1s(complement component 1s)가 차례로 활성화된다. 이 두 성분은 모두 다른 단백질을 절단하여 활성화하는 세린단백질분해효소(serine protease)이다. C1 복합체는 C1q 1분자, C1s 2분자, C1r 2분자로 구성된 거대한 복합체로, C1q의 입체구조 변화가 일어나면 C1r 분자 하나의 구조도 변화하여 활성화된다. 단백질분해효소로서의 활성을 띄게 된 C1r은 다른 하나의 C1r 분자를 절단하여 활성화시키고, 활성화된 두번째 C1r이 C1s 2분자를 절단하여 활성화시킨다.

활성화된 C1s는 먼저 C4(complement component 4)에서 작은 조각인 C4a를 가수분해시키며, 남은 큰 조각인 C4b가 C1 복합체 주변의 세포막이나 항원-항체 복합체를 이루고 있는 항체 분자에 붙는다. C2(complement component 2)는 이렇게 부착된 C4에 가서 붙는데, 이러면 C2가 C1s에 의해 절단되기 쉬워져서 작은 조각 C2b[5]를 잘라서 떼어낸다. 그럼 결국 남은 C2의 조각인 C2a는 C4b와 함께 C4b2a 복합체를 형성하여 C3 전환효소가 된다. 이 C3 전환효소는 C3(complement component 3)를 절단하여 C3a(complement component 3a)와 C3b(complement component 3b) 조각으로 나눈다. 이 중 C3a 조각은 아나필락시스 독소(anaphylatoxin)으로서의 역할을 하며, C3b 조각은 이후 보체활성화 경로에서 옵소닌화, 면역복합체의 제거와 같은 매우 중요한 역할을 한다.

한편, 이 부분부턴 렉틴경로와 똑같은 과정을 거친다. 앞서 생성된 C3b 중 일부가 C3 전환효소(=C4b2a)에 결합하여 C5 전환효소(=C4b2a3b 복합체)를 형성하고, 전환효소는 C5를 절단하여 C5a, C5b의 두 조각으로 나눈다.

2.1. C5 전환효소 형성 이후

이 부분부터는 다른 경로들과 과정이 똑같다. 보체, 막공격복합체 문서 참조.
[1] Christoph A. Diebolder, et al. 2014. Complement Is Activated by IgG Hexamers Assembled at the Cell Surface #[2] Daniel M. Czajkowsky and Zhifeng Shao. 2009. The human IgM pentamer is a mushroom-shaped molecule with a flexural bias. PNAS. #[3] Myriam Martin, Jonatan Leffler, and Anna M. Blom. 2012. Annexin A2 and A5 Serve as New Ligands for C1q on Apoptotic Cells. Journal of biological chemistry. #[4] Lubka T. Roumenina, Marieta M. Ruseva, Alexandra Zlatarova, Rohit Ghai, Martin Kolev, Neli Olova, Mihaela Gadjeva, Alok Agrawal, Barbara Bottazzi, Alberto Mantovani, Kenneth B. M. Reid, Uday Kishore, and Mihaela S. Kojouharova. 2006. Interaction of C1q with IgG1, C-reactive Protein and Pentraxin 3: Mutational Studies Using Recombinant Globular Head Modules of Human C1q A, B, and C Chains. Biochemistry. #[5] C4b는 큰 조각인데 C2b는 작은 조각인 이유는, 보체 조각 명명 시 보통 작은 조각에 a, 큰 조각에 b를 붙이는데 C2 조각만 예외적으로 큰 조각은 C2a, 작은 조각은 C2b로 명명됐기 때문이다. 현재는 이 규칙을 다시 바꿔 C2b가 큰 조각 맞지만, 이를 수정하고 반영하지 않은 도식이나 강의 자료가 많아 사람 헷갈리게 하는데, 둘 다 맞는 얘기니 그냥 큰 쪼가리 두 개가 결합하는 거라고 생각하면 된다.

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