23. T 림프구의 항원 수용체

αβ T 세포 수용체

APCs의 표면에 제시된 펩타이드-MHC 복합체를 T 세포가 인식하면 기능적 반응이 시작됩니다. 이러한 반응은 특이적인 항원 인식, T 세포와 APCs 사이의 안정된 결합, T 세포로의 활성화 신호 전달이 요구됩니다. 항원에 대한 T 세포의 반응 요소는 T 세포 상에 발현되는 분자의 결합에 의해 매개됩니다. 펩타이드-MHC 복합체를 인식하는 수용체를 T 세포 수용체(TCR)라고 합니다. TCR과 Ig 분자는 구조적으로 유사하지만 몇 가지 차이점이 있습니다. 일반적으로, TCR은 분비되지 않으며 자체적으로 기능을 나타내지 않습니다. 대신 펩타이드-MHC 복합체와 결합할 때 TCR은 T 세포 작동 기능을 활성화시키는 신호를 개시합니다. 또한 Ig와는 달리, TCR 사슬은 T 세포의 분화 시 불변 부위©의 발현에 있어 ‘동형전환’과 같은 변화나 친화력 성숙이 일어나지 않습니다. TCR은 클론화된 수용체로 MHC-제한 T 세포는 클론적으로 분포된 TCR에 의해 APCs의 펩타이드-MHC 복합체를 인식합니다. TCR은 이황화결합 펩타이드 사슬인 α, β 사슬로 구성되어 있습니다. 각각의 α 사슬과 β 사슬은 하나의 Ig-유사 N-말단 가변 부위(V), 하나의 Ig-유사 불변 부위(C), 소수성의 막간 부위, 그리고 짧은 세포질 부위로 구성됩니다. 이 사슬은 Ig 분자의 중쇄, 경쇄와 상동적입니다. TCR의 α와 β 사슬의 V 영역은 짧은 염기서열로 이루어져 있는데 이 부위에서 서로 다른 TCRs간의 다양성이 나타나고, 이것이 고변이 부위 혹은 상보성 결정 부위(CDRs)를 형성합니다. 이 부위는 펩타이드 항원과 MHC 분자의 복합체를 인식하는 수용체 부분을 형성합니다. 일반적으로 TCR α와 β 사슬의 CDR1 고리는 결합된 펩타이드의 말단에 위치하고, CDR2 고리는 MHC 분자의 나선에 위치하며, CDR3 고리는 MHC-결합 펩타이드의 중앙에 위치합니다. CDR3 영역은 게놈에서는 나타나지 않고 무작위 뉴클레오타이드 첨가에 의해 지정되는, N-영역이라고 불리는 서열을 포함하고 있습니다. 따라서 대부분의 TCRs의 서열 다양성은 CDR3에 집중되어 있습니다. 여기서 놀라운 것은 MHC-결합 펩타이드의 하나 내지 두 개의 아미노산 잔기가 TCR과 접촉한다는 것입니다. 이것은 T 세포가 항원을 구별할 때 단지 몇 개의 아미노산 차이에만 기반한다는 것을 증명합니다. MHC-펩타이드 복합체에 대한 TCR의 친화력은 대부분 하체에 비해 현저히 떨어집니다. 따라서 APCs에 대한 T 세포의 부착을 안정화시키는 부속 분자들이 필요합니다. TCR 복합체에 의한 신호 전달은 펩타이드-MHC 복합체의 지속적이고 반복적인 결합이 필요한데, 이 또한 T 세포와 APCs간의 안정적인 부착에 의해 증진됩니다. T 세포 원형질막의 TCR과 부속 분자는 APC 막 내의 배위자와 함께 협력적으로 이동하여 면역학적 시냅스라 불리는 일시적 구조를 형성합니다. T 세포가 항원을 인식하는 동안 TCR은 펩타이드의 아미노산 잔기뿐아니라 항원제시된 자기 MHC 분자의 다형 잔기와도 접촉을 하므로 펩타이드와 자기-MHC 분자의 이중 인식을 담당합니다.

T 세포 수용체 복합체의 CD3와 ζ 단백질

CD3와 ζ 단백질은 비공유결합으로 TCR αβ 이형이량체와 결합되며, TCR이 항원을 인식하면 관련 단백질들이 신호를 전달하여 T 세포 활성화를 일으킵니다. αβ 이형이량체는 4개의 보존된 막단백질과 비공유결합을 이루는데, 3개는 CD3 성분이고 4번째는 ζ사슬입니다. TCR, CD3, ζ 사슬이 조립되었을 때 이를 TCR 복합체라고 합니다. 가슴샘에서 T 세포가 성숙하는 동안 CD3와 ζ 단백질이 TCR α 및 β 유전자가 발현되기 이전에 합성됩니다. T 세포의 성숙이 진행되면 TCR αβ 이량체가 합성되고 세포질 세망에서 완전한 TCR 복합체가 조립된 다음, 골지복합체로 이동하여 탄수화물이 첨가되어 변형되고 세포 표면에 발현됩니다. CD3 단백질과 ζ 사슬은 모두 T 세포에 공통으로 존재하며, 이들은 항원 인식이 아닌 신호 전달의 역할을 합니다. αβ TCR이 펩타이드-MHC 복합체와 결합하여 항원을 인식하면, CD3와 ζ 사슬이 T 세포의 세포질 내로 신호를 전달하여 기능적 활성화를 유도하는 것입니다. αβ TCR이 펩타이드-MHC 복합체와 결합하였을 때 CD3와 ζ 단백질이 T 세포의 활성화 신호를 전달합니다. T 세포가 항원을 인식한 후 가장 처음 나타나는 세포 내 반응이 CD3와 ζ 단백질의 세포질 미부에 있는 티로신 잔기의 인산화입니다. 인산화된 티로신은 키나아제의 연속적인 활성화를 일으키고 이것이 신호 전달의 시작이 되어 T 세포에서 유전자 발현을 변화시키게 됩니다.

Γδ T 세포 수용체

Γδ TCR은 소수의 αβ 음성 T 세포 아부류에서 발현되는 클론적으로 분포되는 이형이량체입니다. Γδ 이형이량체도 αβ 수용체와 같이 CD3와 ζ 단백질과 상호작용하고 αβ-발현 T 세포에서의 TCR 유도 신호 전달 과정이 γδ T 세포에서도 나타납니다. Γδ T 세포의 아형들은 개체 발생 동안 서로 다른 시기에 발달하며 다른 V 부위를 포함하고, 다른 조직에 분포됩니다. 서로 다른 V 부위는 아형들이 다른 배위자들에 특이적일 수 있음을 의미합니다. γδ T 세포는 MHC 제한을 받지 않으며, 지방과 비다형 MHC-유사 물질에 의해 제시되는 작은 분자를 포함하여, αβ T 세포로부터의 항원과는 다른 형태의 항원을 인식합니다.