13강 / 20강

보조수용체는 효소 배달부다

아연 걸쇠 · CD3 ITAM · 그리고 CD45 가 밀려나는 자리

11강에서 이상한 것을 봤습니다. CD4 는 클래스 II 에 거의 붙지 않을 만큼 약한데, CD4 가 없으면 도움 T세포가 반응하지 않습니다.

답은 CD4 의 바깥이 아니라 안쪽에 있습니다.

CD4 와 CD8α 의 세포질 꼬리에는 Lck 가 매달려 있다

Lck 는 타이로신 인산화효소입니다. T세포 신호전달의 첫 단추예요. 꼬리의 두 시스테인과 Lck 의 두 시스테인이 아연 이온 하나를 함께 물어 걸쇠처럼 잠급니다. 이것을 아연 걸쇠(zinc clasp) 라고 부릅니다.

고등학생보조수용체는 효소 배달부다

11강에서 본 이상한 점 — CD4 는 클래스 II 에 거의 안 붙는데 기능은 크다.

답은 붙잡는 것이 목적이 아니라는 것

단계	일어나는 일
1	CD4/CD8 꼬리에 Lck 이 붙어 있음
2	보조수용체가 MHC 를 스침
3	Lck 이 TCR 복합체 근처로 옴
4	CD3 의 ITAM 을 인산화

잠깐 스치는 것만으로 충분하다 — 효소를 데려오는 것이 목적이니까

일이 일어나는 순서

①

TCR 이 조각을 잡는다

TCR 자체에는 신호를 보낼 꼬리가 없습니다. 옆에 붙은 CD3 사슬들이 신호를 냅니다.

②

보조수용체가 옆에 붙는다

같은 MHC 분자의 받침대를 잡습니다. Lck 가 TCR 바로 옆에 놓입니다.

③

Lck 가 CD3 꼬리를 인산화한다

CD3 꼬리의 ITAM 이라는 자리에 인산기를 붙입니다. 열 개의 ITAM 이 있습니다.

④

ZAP-70 이 와서 붙는다

인산화된 ITAM 을 알아보고 붙습니다. 여기서부터 LAT · 칼슘 · NFAT 로 이어집니다.

보조수용체가 없으면 ③이 훨씬 느립니다. Lck 가 우연히 근처에 있어야 하니까요. 있으면 이미 와 있습니다.

반감기 0.3초에서 12배, 5초에서 1.4배. 문턱 근처에서 가장 크게 작용합니다.

Python 브라우저에서 실행

# 장난감 모형 — 보조수용체가 있고 없고
import thla

print(f"{'반감기':>8}{'보조수용체 없음':>16}{'있음':>12}{'배수':>8}")
for t in [0.3, 0.5, 1.0, 2.0, 5.0]:
    a = thla.proofread(t, steps=4)
    b = thla.proofread(thla.with_coreceptor(t, boost=3.0), steps=4)
    print(f"{t:>8.1f}{a:>16.4f}{b:>12.4f}{b/a:>8.1f}")
print()
print("약한 조각일수록 보조수용체의 도움이 큽니다.")

고등학생아연 걸쇠

Lck 이 보조수용체 꼬리에 어떻게 붙어 있나? 아연 이온 을 사이에 끼운 결합이다.

구성	내용
CD4/CD8 꼬리의 시스테인 두 개	—
Lck 의 시스테인 두 개	—
아연 이온 하나	네 시스테인이 함께 붙잡음

왜 이런 방식인가

단백질끼리 직접 붙는 것보다 금속 이온을 매개로 하면 결합이 안정적이면서 필요하면 풀 수도 있다.

아연이 이런 구조적 다리 역할을 하는 예가 많다 — 아연 손가락 전사인자가 대표적이다.

금속 이온이 단백질끼리를 잇는 다리 노릇을 한다

CD4 가 CD8 보다 Lck 를 더 많이 데려온다

둘 다 아연 걸쇠를 씁니다. 그런데 CD4 쪽이 훨씬 효율이 좋습니다. CD4 분자 상당수가 Lck 를 달고 있는 데 비해, CD8 은 그 비율이 낮습니다.

이 차이는 사소해 보이지만 결과가 큽니다. 14강의 운명 결정이 바로 이 차이 위에서 굴러갑니다.

고등학생CD45 가 밀려나는 자리

신호가 켜지려면 인산화가 지워지지 않아야 한다. 그런데 세포 표면에는 CD45 라는 탈인산화효소가 잔뜩 있다.

해법 — 물리적으로 밀어낸다

분자	세포 밖 부분의 크기
TCR-pMHC 복합체	약 14 nm
CD45	훨씬 큼 (~30~50 nm)

TCR 이 pMHC 에 붙으면 두 세포막이 14 nm 로 가까워진다. 그러면 덩치 큰 CD45 가 그 틈에 못 들어온다.

이것을 운동학적 분리 모형이라 한다

화학이 아니라 기하학 으로 조절하는 것이다. 크기 차이만으로 효소를 배제한다.

분자의 크기가 신호 전달의 규칙을 만든다 — 아주 물리적인 해법

숫자는 문헌에서 가져온 어림값입니다. 요점은 순위이지 소수점이 아닙니다.

Python 브라우저에서 실행

# 왜 크기가 문제인가 — 세포 사이 틈과 분자 높이
import thla

gap = 15
print(f"TCR-pMHC 가 잡으면 두 막 사이 틈 : 약 {gap} nm")
print()
for name, h in [("TCR + pMHC", 14), ("CD8 + MHC-I", 14), ("CD45 (짧은 형태)", 22),
                ("CD45 (긴 형태)", 40), ("CD43", 45)]:
    fit = "들어간다" if h <= gap + 1 else "밀려난다"
    print(f"   {name:<20}{h:>4} nm   {fit}")

고등학생이 모형이 예측하는 것

예측	확인
복합체를 길게 만들면 신호가 약해질 것	실험에서 확인됨
CD45 를 짧게 만들면 신호가 약해질 것	확인됨
CAR 의 힌지 길이가 중요할 것	실제로 중요함

세 번째가 공학에서 쓰인다

CAR 을 설계할 때 힌지(경첩) 길이 를 조절한다. 표적 항원이 세포막에서 멀리 있으면 짧은 힌지를, 가까이 있으면 긴 힌지를 쓴다.

목표는 두 막 사이 거리를 14 nm 정도로 맞추는 것.

자연의 기하학적 규칙을 알면 인공 수용체를 그 규칙에 맞춰 설계할 수 있다

🤔 확인 문제

CD4·CD8 의 세포질 꼬리에 매달려 있는 것은?

🤔 확인 문제

보조수용체의 도움이 가장 크게 나타나는 상황은?

🤔 확인 문제

운동학적 분리(kinetic segregation) 가 말하는 것은?