抗原呈現（Antigen Presentation）是適應性免疫從「分子辨識」轉化為「細胞效應」的關鍵介面。MHC-I 和 MHC-II 兩條路徑的生物化學細節、MHC 基因座的演化多型性，以及交叉呈現的分子機制，共同構成免疫學核心知識框架的基礎。
MHC-I 抗原處理的分子機制
蛋白酶體是 MHC-I 路徑的起始步驟。組成型蛋白酶體含 β1、β2、β5 三個催化亞基；IFN-γ 刺激後誘導免疫蛋白酶體（immunoproteasome），將催化亞基替換為 β1i（LMP2）、β2i（MECL-1）、β5i（LMP7），改變切割偏好以產生更多 C 端為疏水殘基的肽段——恰好符合大多數 MHC-I 分子的結合偏好。胸腺皮質上皮細胞（cTECs）還獨特表達胸腺蛋白酶體（thymoproteasome, β5t），產生低親和力肽段用於 T 細胞正向選擇。
TAP（TAP1/TAP2 異二聚體）是 ER 膜上的 ABC 轉運蛋白，偏好轉運 8-16 殘基的肽段。ER 中的 peptide loading complex（PLC）由 TAP、tapasin、ERp57 和 calreticulin 組成。Tapasin 橋接 TAP 和 MHC-I，促進肽段交換——低親和力肽段被高親和力肽段替換，確保只有穩定的複合物才被送到細胞表面。TAPBPR 作為獨立的肽段編輯器近年被 Hermann et al.（2015）發現。MHC-I 分子由重鏈（α1-α3 域）和 β2-微球蛋白組成，肽段結合溝由 α1 和 α2 域的 α 螺旋和 β 摺板構成，兩端封閉限制肽段為 8-10 殘基。
病毒的免疫逃逸策略常精準靶向此路徑的各個環節：HSV 的 ICP47 阻斷 TAP 的肽段結合；CMV 的 US6 抑制 TAP 的 ATP 水解，US2 和 US11 將 MHC-I 重鏈逆轉位至胞質進行蛋白酶體降解；adenovirus E3/19K 將 MHC-I 滯留在 ER。
MHC-II 抗原處理的細胞生物學
MHC-II αβ 異二聚體在 ER 中與 Ii 三聚體結合形成九聚體（αβ-Ii）₃。Ii 的 CLIP 區段佔據肽段結合溝，其胞質尾部含 dileucine 和 tyrosine-based sorting motifs 引導複合物經 trans-Golgi 和 clathrin-coated vesicles 送至 MIIC。在 MIIC 中 Ii 被 cathepsin S（DCs 和 B 細胞）或 cathepsin L（cTECs）逐步降解至 CLIP。HLA-DM 作為非經典 MHC-II 催化 CLIP 解離並穩定空的 MHC-II，促進高親和力肽段載入。HLA-DO 在 B 細胞和胸腺上皮中表達，作為 DM 的負調控因子限制編輯效率——在胸腺中確保更多低親和力自體肽段被呈現以利正向選擇。
MHC 多型性的演化驅動與疾病關聯
人類 HLA 基因座位於 6p21.3，全長約 3.6 Mb。截至 2024 年 IPD-IMGT/HLA Database 收錄超過 36,000 個等位基因。此極端多型性由平衡選擇維持——雜合子優勢（更多等位基因能呈現更多不同肽段）和頻率依賴選擇（稀有等位基因對新興病原體有優勢）共同驅動。Doherty 和 Zinkernagel 發現的「MHC 限制性」（T 細胞只辨識與自身 MHC 結合的肽段）是免疫學里程碑（1996 年諾貝爾獎）。
HLA-疾病關聯揭示了抗原呈現在自體免疫中的核心角色：HLA-B27 與僵直性脊椎炎（OR > 100），機制假說包括 B27 錯摺疊啟動 UPR、B27 homodimer 被 KIR3DL2 辨識和分子模擬；HLA-DRB1 shared epitope 與 RA；HLA-DQ2/DQ8 呈現 transglutaminase 修飾的 gliadin 肽段驅動乳糜瀉。在腫瘤免疫中，新抗原（neoantigen）能否被 MHC 有效呈現是 PD-1 免疫療法反應性的核心決定因子——高 TMB 的腫瘤更可能產生可被呈現的新抗原。