11강 / 20강

클래스 전환 — 팔은 두고 자루만 갈아 끼운다

잘라 낸 DNA 는 돌아오지 않는다 · 그래서 전환은 한 방향뿐이다

2강에서 무거운 사슬 유전자 자리 안에 V 부분과 C 부분이 나란히 있다고 했습니다. 그 배치가 이렇게 생겼습니다.

[V-D-J] — Sμ — Cμ — Cδ — Sγ3 — Cγ3 — Sγ1 — Cγ1 — Sα1 — Cα1 — Sγ2 — Cγ2 — Sγ4 — Cγ4 — Sε — Cε — Sα2 — Cα2

S 가 스위치 부위입니다. 반복 서열 덩어리인데, AID 가 여기를 노립니다.

Sμ 와 Sγ1 두 곳이 끊기고 사이가 고리째 잘려 나가면, V-D-J 가 곧바로 Cγ1 옆에 붙습니다. 팔은 그대로, 자루만 IgG1 이 됩니다.

고등학생손잡이만 갈아 끼운다

2강에서 항체를 공구에 비유했다. 날(Fab)이 잡고 손잡이(Fc)가 부린다. 클래스 전환은 날은 그대로 두고 손잡이만 바꾸는 일이다.

왜 이런 일이 필요한가

같은 세균을 잡더라도, 그 세균이 혈액에 있느냐 장 점막에 있느냐 피부에 있느냐 에 따라 필요한 도구가 다르다. 잡는 능력을 처음부터 다시 만들려면 몇 주가 걸린다. 이미 잘 잡는 항체가 있다면, 손잡이만 바꿔 배치를 바꾸는 편이 훨씬 빠르다.

손잡이(클래스)	배치되는 곳
IgM	혈액 — 처음 나오는 것
IgG	혈액 + 조직, 태반 통과
IgA	점막 — 장, 호흡기, 젖
IgE	기생충 · 알레르기

항체가 무엇을 잡느냐와 그것을 어떻게 처리하느냐는 따로 정해진다

고등학생되돌릴 수 없는 변경

클래스 전환은 DNA 를 잘라내고 이어 붙여 일어난다. IgM 자리와 IgG1 자리 사이의 DNA 가 통째로 잘려 나가고, 고리 모양으로 빠져 나간다. 그리고 그것으로 끝이다. 잘려 나간 DNA 는 돌아오지 않는다.

이 사실이 만드는 순서

유전체에서 클래스 유전자는 이 순서로 늘어서 있다:

M → D → G3 → G1 → A1 → G2 → G4 → E → A2

앞의 것을 잘라내며 뒤로 가는 것이니, 되돌아갈 수 없다. IgG1 으로 간 세포는 다시 IgM 이 될 수 없다. IgG1 에서 IgE 로는 갈 수 있다(뒤에 있으니까). IgE 에서 IgG1 으로는 못 간다.

기차가 한 방향으로만 가는 노선과 같다. 다음 역이나 그 다음 역으로는 갈 수 있지만 지나온 역으로는 못 돌아간다.

한 세포의 클래스 이력은 되감기 없는 한 방향 기록이다

표가 <b>삼각형</b>입니다. 되돌아가는 칸이 없어요.

Python 브라우저에서 실행

# 유전자 자리 배치를 코드로 두고 - 갈 수 있는 곳을 센다
자리 = ["Cmu", "Cdelta", "Cgamma3", "Cgamma1", "Calpha1",
        "Cgamma2", "Cgamma4", "Cepsilon", "Calpha2"]

def 갈수있나(지금, 목표):
    return 자리.index(목표) > 자리.index(지금)

print(f"{'지금':<10}{'앞으로 갈 수 있는 곳':<45}{'수'}")
for x in 자리[:-1]:
    갈곳 = [y for y in 자리 if 갈수있나(x, y)]
    print(f"{x:<10}{', '.join(갈곳)[:43]:<45}{len(갈곳)}")
print()
print("뒤로 가는 화살표가 하나도 없습니다.")
print("잘려 나간 DNA 가 돌아오지 않기 때문이에요.")

어느 자루로 갈지는 누가 정하나 — 사이토카인

전환할 스위치 부위가 먼저 전사되어야 AID 가 접근할 수 있습니다. 그 전사를 켜는 것이 사이토카인입니다.

신호	어디서	어느 자루로	결과적으로
IFN-γ	Th1 · NK	IgG1 · IgG3 (사람)	보체와 식세포를 잘 부른다
IL-4 · IL-13	Th2	IgG4 · IgE	알레르기 · 기생충
TGF-β	점막 · Treg	IgA1 · IgA2	점막으로 내보낸다
CD40L	Tfh	전환 자체를 허가한다	없으면 아무 데도 못 간다

곧 — 어떤 T세포가 도왔느냐가 어떤 항체가 되느냐를 정합니다. 「T세포 첫걸음」의 CD4 아형 이야기가 여기서 결과로 나타납니다.

고등학생무엇이 방향을 정하나 — 사이토카인

어느 클래스로 갈지는 B세포가 정하지 않는다. 주변의 T세포와 다른 세포가 내는 사이토카인 이 정한다.

신호	결과 클래스	상황
IFN-γ	IgG1 / IgG3	바이러스 · 세포내 세균
IL-4	IgG4 / IgE	기생충 · 알레르기
TGF-β + IL-21	IgA	점막

그래서 B세포는 무엇인가

B세포는 스스로 판단하지 않는다. 바깥에서 오는 지시를 DNA 에 영구히 새기는 세포다. 지시를 내리는 쪽은 T세포와 조직 환경이다. 알레르기가 IgE 때문이라는 말은, 결국 IL-4 가 많이 나오는 환경 이 만들어졌다는 말이다. 알레르기 치료제 중에 IL-4 경로를 막는 약(두필루맙)이 있는 이유다.

이 사이토카인 논리는 /cytokine 과목 전체의 주제이기도 하다.

클래스는 B세포의 결정이 아니라 환경이 새긴 기록이다

고등학생자료에서 전환을 어떻게 보나

단일세포 BCR 자료에는 각 사슬의 c_call (불변부 호출) 정보가 들어 있다. IGHM, IGHG1, IGHA1 같은 값이다. 이것을 세면 전환 상태를 바로 알 수 있다.

c_call	상태
IGHM / IGHD	전환 안 됨 — 순진하거나 초기
IGHG* / IGHA* / IGHE	전환됨 — 배중심을 거침

읽을 때 조심할 것

IgM 과 IgD 가 같이 잡히는 세포가 있다. 이건 전환이 아니다. 순진한 B세포는 RNA 를 다르게 잘라서 IgM 과 IgD 를 동시에 만든다. DNA 는 그대로다. 겉으로는 두 클래스지만 전환은 일어나지 않았다.

RNA 수준의 변화 와 DNA 수준의 변화 를 구분하는 것 — 5강에서 "RNA 두 줄 ≠ 항체 두 종류" 라고 했던 것과 같은 종류의 주의다.

IgM+IgD 는 전환의 증거가 아니라 전환 전의 표지다

🤔 확인 문제

클래스 전환이 되돌릴 수 없는 이유는?

🤔 확인 문제

어느 아이소타입으로 전환할지를 정하는 것은?