그것이 알고싶다

항체 시리즈 1 – 면역글로블린 G

항체(抗體; Antibody)를 만드는 세포는 B 세포라고 설명한 적이 있습니다. 제너 시대는 말할 것도 없고, 파스퇴르나 코호의 시대에도 면역 반응이 일어나는 것은 현상적으로 알고 있었습니다. 하지만 항체라는 존재가 알려지고 그 자세한 구조가 확인되는 데에는 참으로 오랜 세월이 흘렀습니다. 

사진 출처: 클립아트코리아

면역이 생긴 동물의 혈청에는 항원(抗原, Antigen; 병원성 미생물이나 이들이 만들어 내는 독과 같은 물질들)에 결합하는 단백질(蛋白質, protein)이 존재한다는 사실은 일찍부터 알고 있어 응집반응 등의 현상을 눈으로 볼 수 있었던 것이지요. 이 단백질을 분리하고 그 특성을 이해하는 과정에는 수많은 연구자들의 노력이 있었습니다. 혈청 단백질은 알부민(앨뷰민, albumin)과 글로블린(글로뷸린, globulin)으로 대별할 수 있고, 글로블린은 다시 알파, 베타, 그리고 감마(개머) 글로블린으로 나눌 수 있는데, 항체는 다른 여러 가지 단백질들과 함께 감마 글로블린 그룹에 들어 있었기 때문에, 아주 오랫동안, 제가 대학교를 다니던 시절에도, 교과서에서 항체를 항체라고 하지 않고 그저 감마 글로블린이라는 이름으로 불렀습니다. 

그러나 항체는 한 종류만 존재하는 것이 아니라는 것을 알게 되고, 이들을 구분하기 위하여 새로운 체계의 이름을 부여하여 다섯 가지의 항체를 구분하게 됩니다만, 오늘은 아주 간단한 형태를 가지고 있는 IgG(Immunoglobulin G)에 대해서만 설명하겠습니다. IgG는 우리들의 혈청 속에 가장 농도가 높기 때문에 초기의 항체에 대한 연구는 거의 전부 IgG로 하게 되었지요. 

초기에 항체를 연구하던 사람들은 대부분 생화학자들이었습니다. 이들이 항체를 연구하던 방법을 소개하기에는 지면이 모자라서, 연구 결과만을 설명하겠습니다. 항체는 두 가닥의 H 사슬과 두 가닥의 L 사슬로 이루어졌습니다. H는 Heavy라는 뜻이고 L은 Light라는 뜻입니다. 한 분자의 항체는 두 개의 H와 두 개의 L로 이루어진다는 것입니다(Ab= 2H + 2L). 그리고 우리는 그 모양을 이해하기 쉽도록 “Y”자의 모양으로 설명합니다. 

(그림 1. 항체의 기본적인 구조)

사실은 긴 사슬과 짧은 사슬이라고 해야 옳았지만, 이들을 연구하던 시절의 분자를 구별하는 방법은 원심분리기에 넣고 돌려 구분하다보니, 밑으로 더 내려가는 분자는 무거운 것이고, 덜 내려가는 것은 상대적으로 가벼운 것이었기 때문에 그렇게 이름 짓게 되었고, 이제는 관례가 되어 그대로 부르고 있습니다. 번역하는 과정에서 긴 사슬(long chain)이나 장쇄(長鎖), 그리고 짧은 사슬(short chain)이나 단쇄(短鎖)라고 하고는 있습니다만, 저는 그냥 H 사슬과 L 사슬로 부르겠습니다. 

그림에서 보시면 한 분자의 항체는 항원을 인식하는 부위가 두 군데 존재합니다. 그림을 보시면 마치 양쪽이 대칭되는 것처럼 보이지만, 사실은 두 사슬들이 꼬여 있기 때문에, 항원을 인식하는 두 부분은 우리의 왼손과 오른손이 아니라 왼쪽이나 오른쪽 손이 두 개가 존재하는 것이어서 동일한 항원을 인지하게 됩니다. 

(그림 2. 항체의 삼차원적 구조)

하나의 항체는 항원을 인지하는 동일한 손을 두 개 가지고 있습니다. 왜 한 분자의 항체에 두 군데의 항원결합이 존재해야 하는지는 다음에 이어서 설명하겠습니다.