適応免疫応答の細胞媒介性部門では、短いペプチドが主要組織適合性複合体 (MHC) クラス I およびクラス II 分子に結合して細胞表面に現れ、T リンパ球の抗原受容体によって認識されます。 特定のMHC-ペプチド複合体を認識するT細胞受容体（TCR）が結合すると、ナイーブなリンパ球は、感染した宿主細胞を破壊したり抗体産生を刺激するエフェクター細胞（細胞障害性T細胞およびヘルパー細胞）と、再感染に対する防御免疫を提供する記憶細胞へと分化誘導される。
MHC分子の構造と機能
MHCゲノム領域内にある2つの多遺伝子ファミリーは、外来ペプチドを細胞表面に提示する抗原結合分子をコードしています。 実際には、MHC分子は自己由来のペプチドも提示する。 しかし、自己反応性T細胞に対する胸腺の負の選択により、MHC-自己ペプチド複合体は免疫反応を惹起することができない。 MHCクラスI分子は、ほとんどの有核細胞に発現しており、通常、細胞質内で複製する細胞内病原体（例えば、ウイルス）に由来する内因性ペプチドを提示する。 細胞質タンパク質はプロテアソームによって短いペプチド断片に分解され、まずATP依存性トランスポーターTAP1 & 2によって小胞体に輸送されMHCIを搭載し、次に細胞表面に提示されて、感染標的細胞のアポトーシスと溶解を誘導する機能を有する循環細胞傷害性CD8+ T細胞に提示される。 (図はMurphyら(2008) Figs.3.12, 3.25, 5.5, & 5.11から引用)
MHCクラスII遺伝子座の定常発現は、免疫系の抗原提示細胞（APC、例えばマクロファージ、樹状細胞およびBリンパ球）に限定されている。 MHCII分子は、クラスII不変鎖（Ii、またはCD74）との結合により、ER内に留まる間は安定化され、抗原との結合が妨げられる。その後、既定の分泌経路からエンドサイトーシス経路にリダイレクトされる。 そこで、細胞内小胞内で複製された病原体や細胞外に運ばれた病原体やタンパク質に由来するペプチドに出会う。 ペプチドの安定な結合は、非古典的なMHCII DMα/β二量体によって触媒され、MHCII-ペプチド複合体はエンドサイトーシス経路を脱出して細胞表面で提示されるようになる。 CD4+T細胞による認識は、標的宿主細胞を活性化し、（マクロファージにおける）抗菌機構を刺激するか、または抗体産生および液性免疫応答を誘発する。 成熟したMHC分子は、ペプチド結合溝と免疫グロブリン様ドメイン、膜貫通ドメイン、および細胞質ドメインからなるI型膜貫通糖タンパク質である。 MHC分子の細胞外領域は、2つの膜遠位ドメインからなり、これらは、反平行なβシートの上にある2つのαヘリックスに囲まれたペプチド結合空洞と、CD4およびCD8コアセプター結合に関与する2つの膜近位免疫グロブリン様（Ig様）ドメインとで形成されている
これらの構造の類似にもかかわらず、タンパク質サブユニットはクラスIとII分子で異なってコードされている。 MHCI分子は、MHCIα重鎖とβ2-ミクログロブリン（β2m）が非共有結合で形成するヘテロダイマーで、MHCゲノム領域の外側にあるほぼ不変の遺伝子座によってコードされている。 重鎖はペプチド結合溝とIg様ドメインの両方を持ち、β2mは膜貫通アンカーを持たない第二Ig様領域のみを持つ。 MHCクラスII分子は、α鎖とβ鎖の非共有結合によって形成されるヘテロダイマーであり、両者とも単一のペプチド結合性ドメインと膜アンカー性Ig様ドメインを持ち、それぞれがMHC領域内に通常存在する明確な遺伝子座から転写されている
MHC遺伝子ファミリーは、非機能性偽遺伝子に加え、さらに古典的または非古典的に分類されることができる。 古典的なMHC Ia遺伝子座は広く発現しており、典型的には高い配列変動性とペプチド結合領域（PBR）残基の置換に作用する正の選択と関連している。 非典型的なMHC Ib遺伝子座は、発現が低下するか、組織分布が限定され、多型性が低く、機能が制限されるか修飾される可能性がある。 クラスII遺伝子について、「古典的」とは一般的にすべての抗原提示遺伝子座を指し、「非古典的」とはDMα/βのように抗原提示経路において付属的な役割を果たす遺伝子に限って使われる言葉である。 このように遺伝子ファミリーを機能的に分類することは有用な作業用語であるが、古典的遺伝子座と非古典的遺伝子座の境界は実際には必ずしも明確ではなく、非古典的MHCI遺伝子座の中には多型で広く発現し、古典的遺伝子と同じようにペプチドリガンドを結合するものがある。 しかし、いくつかの種では遺伝子の重複が見られるにもかかわらず、個体は通常、古典的なMHC遺伝子座を適度に発現しているに過ぎず、一部の多倍体Xenopus種ではディスオミック遺伝への復帰も観察された。 個体内のMHCの変異に対する制約（少なくとも高発現の古典的遺伝子座については）は、より多様な病原性ペプチドを提示するために対立遺伝子レパートリーを増やすことと、それに伴って自己寛容を維持するために必要となるT細胞レパートリーの減少との間の機能トレードオフを反映していると考えられている。 従って、個々のMHC分子は、広範囲の外来抗原を適切に認識するために、寛容なペプチド結合能を持たなければならない。 しかし、T細胞の認識を可能にするのに十分な時間持続し、細胞表面でペプチドを交換しない安定なMHC-ペプチド複合体を生成することも必要であり、その結果、非感染細胞の破壊が起こる可能性がある。 このような安定性は、一般に、高親和性、したがって制限的な分子間相互作用と関連している。
MHC 分子は、これらの競合する結合要件をエレガントな構造的解決によって調和させている。MHC 分子の高度に保存されたペプチド結合領域 (PBR) 残基とペプチド主鎖原子の間の接触は、ほとんどのペプチド性リガンドの乱雑な結合を安定させ、一方ペプチド結合溝に並ぶ多形残基は異なる立体化学で配列依存的にペプチド残基を収容する不規則なポケットを作る。 側鎖結合ポケットが課す制限は、対立遺伝子間でも、1つのMHC分子内でもポケット間で異なっている。 より厳しい結合条件を課すポケットは「一次アンカー」ペプチド残基を収容すると言われ、一方「二次アンカー」はその結合嗜好においてより柔軟である。 これらの特異性が、特定のMHC分子のペプチド結合モチーフを決定し、抗原提示時に選択性を与えるのである。
