结构生物化学/蛋白质功能/主要组织相容性复合体 (MHC)
MHC，也称为主要组织相容性复合体，附着在宿主细胞上，它产生一种蛋白质，可以将抗原片段呈现给其他细胞（如 T 细胞），然后根据呈现的片段采取适当的行动。抗原片段与 MHC 分子、T 细胞受体的相互作用是获得性免疫（我们的免疫系统）用来摧毁不属于身体的病原体的事件。MHC 是一个大型的基因组区域或基因家族，存在于大多数脊椎动物中。它是哺乳动物基因组中基因最密集的区域，对免疫系统的成功、自身免疫和繁殖至关重要。由 MHC 编码的蛋白质在所有有颌脊椎动物的细胞表面表达，并将自身和非自身抗原展示给一种被称为 T 细胞的白细胞，这种细胞能够杀死或协调杀死病原体、感染或功能失调的细胞。
不同的人体内存在不同形式的 MHC 蛋白。这种变异有助于防止大规模流行病，因为如果所有人的 MHC 蛋白都相同，而一种病原体发生突变以逃避 MHC 蛋白，那么整个人口都容易受到这种病原体的感染。这种变异也是为什么器官移植需要“匹配”才能成功。也就是说，免疫系统对移植器官的排斥通常是由器官捐献者和接受者的 MHC 基因型差异太大造成的。MHC 结构的遗传性质揭示了为什么直系亲属是器官捐献者的最佳人选。
MHC 区域分为三个亚组：MHC I 类、MHC II 类和 MHC III 类。MHC I 类负责编码异二聚体肽结合蛋白，以及抗原加工分子，如 TAP 和 Tapasin。MHC I 类可以在所有有核细胞中找到。MHC I 类蛋白包含 α 链和 β2 微球蛋白。它们将抗原片段呈递给细胞毒性 T 细胞，细胞毒性 T 细胞将与细胞毒性 T 细胞上的 CD8 结合。MHC II 类负责编码异二聚体肽结合蛋白和调节抗原加载到溶酶体隔室中的 MHC II 类蛋白的蛋白质，例如 MHC II DM、MHC II DQ、MHC II DR 和 MHC II DP。MHC II 类可以在抗原呈递细胞中找到。MHC II 类蛋白包含 α 和 β 链，它们通过与 T 辅助细胞上的 CD4 受体结合来将抗原片段呈递给 T 辅助细胞。MHC III 类区域负责编码其他免疫成分，例如补体成分（C2、C4、B 因子）和一些编码细胞因子（TNF-α）以及 hsp。III 类与 I 类和 II 类有非常不同的功能，但它位于另外两个类之间，因此它们经常被一起讨论。
MHC 蛋白充当“路标”，显示宿主细胞表面抗原的片段。这些抗原可以是自身或非自身。如果它们是非自身，则外来蛋白质可以通过两种方式被加工并识别为“非自身”。第一种方法是吞噬细胞（如巨噬细胞、中性粒细胞和单核细胞）在称为吞噬作用的过程中吞噬外来颗粒并将其降解。降解后的颗粒随后呈递在 MHC II 类分子上。另一种方法涉及宿主细胞首先被细菌或病毒感染，或者被诊断为癌症，然后它可能能够在其表面用 I 类 MHC 分子显示抗原。癌细胞和被病毒感染的细胞通常在其表面显示异常的、非自身抗原。这些非自身抗原，无论它们呈递在何种类型的 MHC 分子上，都会引发宿主身体的特异性免疫。重要的是要记住，细胞不断加工内源性蛋白质并在 MHC I 的背景下将其展示出来。然后构建免疫效应细胞，使其对 MHC 中的自身肽没有反应，然后能够识别感染或癌症期间呈递的外来肽。
MHC 区域中最著名的基因是编码细胞表面抗原呈递蛋白的基因组。这些基因被称为人类白细胞抗原基因，尽管人们通常将 MHC 简称为 HLA 基因产物。一些生物医学文献使用 HLA 指代 HLA 蛋白分子，并使用 MHC 指代编码该分子的基因组区域，尽管这并不始终如一。研究最深入的 HLA 基因是九个经典 MHC 基因：HLA-A、HLA-B、HLA-C. HLA-DPA1、HLA-DPB1、HLA-DQA1、HLA-DQB1、HLA-DRA 和 HLA-DRB1。MHC 分为三个区域：I 类、II 类和 III 类。A、B 和 C 基因属于第一类，而六个 D 基因属于第二类。除了被免疫学家仔细研究，因为它在免疫系统中起着关键作用外，MHC 还吸引了许多进化生物学家的注意，因为它的许多基因中存在着高度的等位基因多样性。事实上，人们已经花费了大量的理论来解释为什么基因组的这个特定区域具有如此多的多样性，特别是考虑到它在免疫学上的重要性。
经典 MHC 分子在 T 细胞与身体其他细胞之间必须发生的复杂免疫对话中起着至关重要的作用。成熟时，MHC 分子锚定在细胞膜中，在那里它们通过 T 细胞受体 (TCR) 将短多肽展示给 T 细胞。多肽可能是“自身”，这意味着它们来自生物体本身产生的蛋白质，或者它们可能是外来“非自身”，这意味着它们来自细菌、病毒、花粉等。MHC-TCR 相互作用的总体设计是 T 细胞应该忽略自身肽，而对外来肽做出适当的反应。免疫系统还有另一种同样重要的识别抗原的方法。B 细胞及其膜结合抗体，也称为 B 细胞受体 (BCR)。B 细胞的 BCR 不需要太多外部帮助即可与抗原结合，而 T 细胞的 TCR 需要“呈递”抗原，这是 MHC 的工作。在绝大多数情况下，MHC 忙于呈递自身肽，T 细胞应该适当地忽略这些肽。所有 MHC 分子都接收来自其所在细胞内部的多肽，并在细胞表面展示出来，以便 T 细胞识别。
MHC 基因家族几乎存在于所有脊椎动物中，但基因组成和基因组排列差异很大。基因复制几乎可以肯定地是造成大部分遗传多样性的原因。人类 MHC 中存在许多假基因。MHC 最显著的特征之一是其惊人的等位基因多样性，特别是在九个经典基因中。最明显的多态性位点 HLA-A、HLA-B 和 HLA-DRB1 分别有大约 250、500 和 300 个已知等位基因，这确实是多样性的非凡例证。MHC 基因是基因组中多态性最高的基因。对其他经典位点的种群调查通常会发现数十到数百个等位基因，这仍然是相对高的多样性。许多这些等位基因也很古老。通常情况下，来自特定 HLA 基因的等位基因与黑猩猩中的等位基因比与来自同一基因的人类等位基因更密切相关。MHC 基因的等位基因多样性为进化生物学家提供了肥沃的土壤。理论家最重要的任务是解释创造和维持这种多样性的进化力量。大多数解释都引用平衡选择，这是一个广泛的术语，它识别任何类型的自然选择，在这种选择中，没有一个等位基因绝对最适合。频率依赖选择和杂合子优势是两种已被提议用来解释 MHC 等位基因多样性的平衡选择类型。然而，最近的模型表明，仅通过杂合子优势不可能实现高数量的等位基因。病原体共同进化，一个反假设，最近出现了。它理论化认为，最常见的等位基因将承受最大的病原体压力，因此最不常见的等位基因总是倾向于被积极选择。这为病原体进化创造了一个“移动靶”。随着病原体压力对先前常见的等位基因的减少，它们在种群中的浓度将稳定，如果种群足够大，它们通常不会灭绝，并且大量的等位基因将保留在整个种群中。这解释了在种群中发现的 MHC 多态性程度很高，尽管个人最多可以有 18 个 MHC I 或 II 等位基因。
有人提出，MHC 在潜在配偶的选择中发挥作用。MHC 基因制造使免疫系统能够识别入侵者的分子。一般来说，父母的 MHC 基因越多样，后代的免疫系统就越强大。因此，进化出识别具有不同 MHC 基因的个体并优先选择他们进行繁殖的系统显然是有益的。