항원제시

3. 내인성 항원 제시 (MHC 클래스 I)

B 세포와 달리 T 세포는 항원(슈퍼항원 제외)이 반드시 항원제시세포에 의해서 제시되어야만 인식할 수 있다. 이는 T 세포 수용체가 적합한 주조직적합성복합체(MHC)와 결합된 항원 펩타이드만을 인식할 수 있기 때문이다.

대부분의 세포들은 항원 제시를 하여 획득면역을 활성화 시킬 수 있다. 그러나 실제로 항원을 획득하여 미성숙 T 세포에 항원을 제시하는 세포는 주로 수지상 세포, 대식세포, B 세포 등이다. 이 세포들은 항원 제시를 전문적으로 담당하는 항원제시세포(APC)이며, T 세포의 활성을 돕는 면역 자극성 수용체를 지니고 있다.

여러 종류의 T 세포들은 항원제시세포들에 의해 활성화되며, T 세포는 그 종류에 따라서 각기 다른 종류의 항원을 처리할 수 있다. 특정 종류의 T 세포가 활성화되면 특정한 종류의 항원이 처음으로 항원제시세포를 만난 곳에서 면역 반응이 일어나게 된다.

항원제시세포는 단순한 생체 내 이물질인 외래 항원을 탐식하여 제거할 뿐만 아니라, 항원의 침입을 감지하여 림프구에 정보를 전달하는 시스템으로 작동한다. 항원제시세포 내에는 항원을 가수 분해하는 효소가 존재하며, 외인성 항원의 분해 산물인 펩타이드는 주요 조직 적합성 복합체(MHC) 클래스 II 분자에 의해 세포 표면에 제시된다.

한편, 내인성 항원의 제시 기구도 알려져 있으며, MHC 클래스 I 분자에 의해 제시가 이루어진다. 이 기구는 항원제시세포에 국한되지 않고 적혈구 등 일부 세포를 제외하고 널리 전신의 세포에 갖추어져 있으며, 이물질을 제시하고 있는 세포는 세포 독성 T 세포(CTL)에 의해 세포사멸로 이어진다.

교차 제시는 MHC-I 분자가 일반적으로 MHC-II 분자에 의해서만 표시되는 세포 외 항원을 제시할 수 있는 특수한 경우이다. 이 능력은 주로 CD8+ T 세포를 직접 자극하는 조직의 플라스마모양 수지상 세포를 포함한 여러 APC에서 나타난다. 이 과정은 APC가 직접 감염되지 않은 경우에 필수적이며, APC를 국소 림프절로 이동시키지 않고 즉시 국소 항바이러스 및 항종양 면역 반응을 유발한다.^[6]

3. 1. 내인성 항원 처리 과정

4. 외인성 항원 제시 (MHC 클래스 II)

B 세포와 달리 T 세포는 항원(슈퍼항원 제외)이 반드시 항원제시세포에 의해 제시되어야만 인식할 수 있다. 이는 T 세포 수용체가 적합한 주조직적합성복합체(MHC)와 결합된 항원 펩타이드만을 인식할 수 있기 때문이다.

대부분의 세포는 항원 제시를 하여 획득면역을 활성화할 수 있지만, 실제로 항원을 획득하여 미성숙 T 세포에 항원을 제시하는 세포는 주로 수지상 세포, 대식세포, B 세포 등이다. 이들은 항원 제시를 전문적으로 담당하는 항원제시세포(APC)이며, T 세포 활성을 돕는 면역 자극성 수용체를 지니고 있다.

항원제시세포는 단순한 생체 내 이물질인 외래 항원을 탐식하여 제거할 뿐만 아니라, 항원의 침입을 감지하여 림프구에 정보를 전달하는 시스템으로 작동한다.

수질 흉선 상피 세포(mTEC)에서는 자가포식 과정을 통해 MHC-II 분자를 통한 내인성 항원 처리 및 제시의 대체 경로가 존재한다. 이는 특히 자가 반응성 클론의 음성 선택과 같은 T 세포의 중추 내성 과정에 중요하다. 전체 유전체의 무작위 유전자 발현은 AIRE의 작용을 통해 달성되며, MHC-I 및 MHC-II 분자 모두에 제시된 발현 분자의 자가 소화가 일어난다.

4. 1. 외인성 항원 처리 과정

5. B 세포에 대한 항원 제시

B 세포와 달리 T 세포는 항원(슈퍼항원 제외)이 반드시 항원제시세포에 의해서 제시되어야만 인식할 수 있다. 이는 T 세포 수용체가 적합한 주조직적합성복합체(MHC)와 결합된 항원 펩타이드만을 인식할 수 있기 때문이다.

B 세포 수용체는 B 세포 표면에서 구조적 특성을 가진 손상되지 않은 항원과 결합한다. 이 항원은 MHC 분자에 의해 제시되는 펩타이드의 선형 서열처럼 작은 조각으로 소화되지 않는다. 온전한 항원의 큰 복합체는 림프절에서 면역 복합체 형태로 여포 수지상 세포에 의해 B 세포에 제시된다. 비교적 낮은 수준의 리소좀 효소를 발현하는 일부 항원제시세포(APC)는 B 세포에 제시하기 전에 포획한 항원을 소화할 가능성이 낮다.^[14][15]

6. 크로스 프레젠테이션

T 세포는 항원제시세포에 의해 제시된 항원만을 인식할 수 있는데, 이는 T 세포 수용체가 적합한 주조직적합성복합체(MHC)와 결합된 항원 펩타이드만을 인식하기 때문이다. 교차 제시는 MHC-I 분자가 일반적으로 MHC-II 분자에 의해서만 표시되는 세포 외 항원을 제시할 수 있는 특수한 경우이다. 이 능력은 주로 CD8+ T 세포를 직접 자극하는 조직의 플라스마모양 수지상 세포를 포함한 여러 항원제시세포(APC)에서 나타난다.^[6] 이 과정은 APC가 직접 감염되지 않은 경우에 필수적이며, APC를 국소 림프절로 이동시키지 않고 즉시 국소 항바이러스 및 항종양 면역 반응을 유발한다.^[6]

크로스 프레젠테이션이란, 수지상 세포에 감염되지 않는 종류의 바이러스 등 병원체에 대해서도, 그 병원체에 감염된 다른 세포가 세포 자멸사에 의해 감염된 세포가 파괴될 때 발생하는 단백질 등을 수지상 세포가 섭취함으로써 병원체의 정보를 얻을 수 있고, MHC 클래스 I 분자에 의해 항원 제시되어, MHC 클래스 I 분자가 T 세포(CD8 T 세포)에 항원 제시하는 현상을 말한다.^[17]

항원제시세포가 외래성 항원을 섭취하여 펩타이드까지 분해한 후 MHC 클래스 I 분자와 함께 세포독성 T 세포(CD8 T 세포)에 제시하여 활성화시키는 현상을 크로스 프라이밍(cross-priming)이라고도 하며, 이러한 항원 제시 기전은 수지상 세포를 비롯하여, B 세포나 간 동모양혈관(類洞) 내피 세포에서 존재한다는 것이 알려져 있다. 상세한 기전에 대해서는 아직 잘 알려져 있지 않지만, 소포체나 엔도솜이 관여하고 있을 가능성이 시사되고 있다.^[18][19]

7. 흉선에서의 항원 제시

수질 흉선 상피 세포(mTEC)에서는 자가포식 과정을 통해 MHC-II 분자를 통한 내인성 항원 처리 및 제시의 대체 경로가 존재한다. 이는 특히 T 세포의 중추 내성 과정에서 자가 반응성 클론의 음성 선택에 중요하다. 전체 유전체의 무작위 유전자 발현은 AIRE의 작용을 통해 달성되며, MHC-I 및 MHC-II 분자 모두에 제시된 발현 분자의 자가 소화가 일어난다.

참조

_[1] 서적 Immunobiology: The Immune System in Health and Disease. 5th edition. Garland Science 2001-01-01
_[2] 논문 Immunology by numbers: quantitation of antigen presentation completes the quantitative milieu of systems immunology! 2016-06-01
_[3] 서적 Immunobiology: The Immune System in Health and Disease. Garland Science 2001-01-01
_[4] 논문 Empirical Evaluation of the Use of Computational HLA Binding as an Early Filter to the Mass Spectrometry-Based Epitope Discovery Workflow. 2021-05-01
_[5] 논문 The MHC class I antigen presentation pathway: strategies for viral immune evasion 2003-10-01
_[6] 논문 Cross-presentation by dendritic cells 2012-07-01
_[7] 웹사이트 Antigen Processing and Presentation {{!}} British Society for Immunology https://www.immunolo[...] 2021-11-27
_[8] 논문 Proofreading of Peptide—MHC Complexes through Dynamic Multivalent Interactions 2017-01-01
_[9] 서적 A Text Book of Immunology https://books.google[...] Academic Publishers
_[10] 간행물 Antigen Presentation and Major Histocompatibility Complex https://linkinghub.e[...] Elsevier 2021-12-02
_[11] 논문 Peptide-MHC-I from Endogenous Antigen Outnumber Those from Exogenous Antigen, Irrespective of APC Phenotype or Activation 2015-06-01
_[12] 논문 The melting pot of the MHC II peptidome 2016-06-01
_[13] 논문 In vivo maturation and migration of dendritic cells 2001-03-01
_[14] 논문 The who, how and where of antigen presentation to B cells 2009-01-01
_[15] 논문 Antigen presentation to B cells 2010-12-01
_[16] 논문 The ubiquitin-proteasome system and its role in inflammatory and autoimmune diseases. 2006-01-01
_[17] 서적 표준면역학 医学書院 2016-02-01
_[18] 논문 ER-phagosome fusion defines an MHC class I cross-presentation compartment in dendritic cells. 2003-01-01
_[19] 논문 Distinct antigen uptake and intracellular routing mechanisms in CD4 and CD8 T cell activation. 2007-01-01