Ⅰ类抗原由非共价键连接的两条多肽链组成，其中重链由MHCⅠ类基因编码，轻链由另一条染色体(人第15对染色体，小鼠第２对染色体)β2m基因编码。 Ⅰ类抗原分布于几乎所有的有核细胞及血小板表面。HLA-A、B抗原在人类淋巴细胞表面浓度最高，每个细胞约有103～105个分子，占淋巴细胞表面蛋白的1％。

1. 重链 又称α链，其裸肽分子量为40kDa。人Ⅰ类抗原α链上有1个N-连接的寡糖， 成熟的α链为糖蛋白，分子量的44kDa；小鼠α链上有2个N-连接的寡糖，分子量略大于人α链，为47kDa。α链为穿膜结构，根据各结构域的功能以及与Ig同源性的比较， α链可分为肽结合区和免疫球蛋白样区组成的胞膜外区，穿膜区以及胞浆区(图6-7)。

(1)肽结合区(peptide-binding region):α链氨基端的两个结构域α1和α2，各含约90氨基酸残基,α1与α2有很高同源性,但不属于免疫球蛋白超家族成员。人α链有1个N-连接的寡糖，位于α1和α2连接处。小鼠α链则有2个N-连接的寡糖,分别位于α1与α2连接处和α2区的羧基端侧。α2区内有一个链内的二硫键，两个半胱氨酸间约含63个氨基酸残基。α1区第60～80位氨基酸残基和α2区第 95～120位氨基酸残基的组成和排列顺序变化最大,是Ⅰ类抗原多态性(同种异型)的分子基础。

图6-7 MHCⅠ类分子结构模式图

注: 表示糖，P为磷酸化位点

表示多态性存在部位

美国哈佛大学Strominger实验室用X射线晶体衍射图搞清了HLA-A2分子的立体结构(图6-8)。α3和β2m结构域靠近细胞膜,位于分子的底部;α1和α2结构域远离细胞膜位于分子的顶部，所组成的空间结构是与抗原结合部位和被T细胞受体(TCR)识别的部位。与抗原结合部位的构象呈深槽状,由α1和α2结构域各1条α螺旋和4条β折叠所组成。 两条α螺旋位于抗原结合部位上部形成两个侧面,8条β折叠位于下部形成底面。所构成的深槽大约长2.5nm，宽1.0nm,深1.1nm,可结合8～20个氨基酸残基,其大小和形状适合于已加工处理的抗原片段。MHC Ⅰ类抗原分子的多态性主要位于形成两侧面的α螺旋结构上,与Ⅰ类抗原递呈抗原的功能相关，形成深槽内部氨基酸的侧链主要通过盐键、氢键与抗原多肽结合；位于深槽外部和表面氨基酸是TCR识别的部位， 上述发现是近年来基础免疫学中分子免疫学领域中最杰出的成就之一，为TCR识别MHC与加工处理的抗原复合物的理论研究和某些自身免疫性疾病的发病机理提供了重要依据。

(2)免疫球蛋白样区(immunoglobulin-like region):α3约含90个氨基酸残基，氨基酸组成十分保守,与IgC区同源,在二级结构上，α3组成Ig样折叠(Ig fold)，即七个β折叠股形成两个平面，由二硫键相连，属免疫球蛋白超家族(IGSF)中C1结构。α3结构域是α重链的非多态部分(nonpolymorphic)，通过MHC分子突变分析证实,此区是与CD8分子相互作用的位置。

(3)穿膜区(transmembrane region): α3结构域的羧基端侧有一段较短的连接区(conn-ecting region)，穿膜区约由25个疏水性氨基酸残基所组成，可能形成α螺旋穿过双层脂质的细胞膜，并使α链锚在细胞膜上。

(4)胞浆区(cytoplasmic region):含约30个氨基酸残基，并具有数个cAMP依赖的蛋白激酶(蛋白激酶A,PKA)和PP60 Src酪氨酸激酶的磷酸化位点。此外，在羧基端含有一个谷氨酰胺残基，作为转谷氨酰胺酶转肽作用的底物。上述结构可能在MHCⅠ类分子与其它膜蛋白或细胞骨架成分相互作用中起作用，去除MHCⅠ类分子胞浆羧基端可抑制Ⅰ类分子的内化。

2.轻链 含99个氨基酸残基，分子量为12kDa，最早在一些镉中毒患者尿中发现,1968年Berggard 从肾小管病变的蛋白尿中分离出来，电泳位于β2区，称β2微球蛋白(β2-microglobulin,β2m)。A、B、C抗原所含轻链均一致。β2m氨基酸排列与IgGCH2约有30％序列同源，故β2m有游离免疫球蛋白结构域(free immunoglobulin domain)之称，属免疫球蛋白超家族C1结构。不同种动物之间β2m很少有区别。β2m本身与HLA-A、B、C抗原特异性无关，也不直接参与同抗原的结合，但对于α重链在细胞膜表面的表达以及执行其正常生理功能是必须的。如人B细胞系Daudi不能合成β2m， 虽然在Dandi细胞Ⅰ类基因能发生转录，并可翻译，但细胞翻译产物是不稳定的。当Daudi细胞转染了有功能的β2m的基因或与表达β2m的细胞融合，Daudi细胞即可在细胞表面表达Ⅰ类抗原。α重链与β2m的结合可能发生在内织网。有关β2m的免疫学功能近来受到重视。 用抗β2m的单克隆抗体NAMB1可抑制MLR中的反应细胞。抗原与淋巴细胞接触后18小时内，抗β2m血清可抑制其抗体应答。此外，β2m抗血清对PHA、ConA、PWM等对淋巴细胞的促有丝分裂作用都有明显的抑制作用。由于β2m分子在细胞表面的数量远远大于Ⅰ类抗原分子的数目，故β2m可能以作为HLAⅠ类抗原一部分和游离分子两种形式存在。在某些病理情况下，血清和尿中β2m可明显升高。

图6-8 人MHC Ⅰ类分子多肽的折叠

注: 左图侧面观，右图顶部观。白色箭头代表β叠股，白圈表示α螺旋，黑色线为二硫键