Tất cả các kháng nguyên pili ñều là protein, chúng ñược cấu tạo từ các amino axit cơ bản. Tuy nhiên thành phần và trật tự các amino axit ở mỗi một kháng ngun có những điểm khác biệt (Duchet - Suchaux và cs, 1988).
Kháng nguyên F4: là kháng nguyên ñầu tiên ñược phát hiện trong nhóm kháng nguyên này. Chúng ñược cấu tạo từ các tiểu phần protein, trọng lượng phân tử khoảng 25000Da. Hiện nay có 4 dạng kháng nguyên F4 ñã ñược phát hiện: K88ab1, K88ab2, K88ac và K88ad. Bằng phươg pháp phân tích hố học cho thấy kháng nguyên F4 là protein chứa các amino axit cơ bản ngoại trừ cysteine và cystine. Mỗi một tiểu phần protein của F4 chứa 22 gốc amino axit theo trật tự liên kết như sau:
Trp-Met-Thr-Gly-Asp-Phe-Asn-Gly-Ser-Val-Asp-Ile-Gly-Gly-Ser-Ile- Thr-Ala-Asp-Gly-Tyr-Gly-
Dưới kính hiển vi điện tử kháng ngun pili có cấu trúc hình sợi lơng, sáng màu và khá mịn (Duchet-Suchaux, 1992).
Kháng nguyên F5: Giống như F4, F5 là protein cấu tạo từ hai tiểu
phần protein, tiểu phần thứ nhất có trọng lượng phân tử 22500Da, tiểu phần thứ hai có trọng lượng phân tử 29500Da. Trong 1mg protein kháng ngun F5 chứa 7µg đường trung tính, 66µg lipid. Các tiểu phần protein cấu tạo từ các amino axit cơ bản, trong đó các amino axit chứa vòng thơm chiếm tỷ lệ thấp, khơng có tyrosine, hydroxylysine một amino axit ít phổ biến đã được phát hiện trong cấu trúc của chúng. Trật tự các amino axit của một tiểu phần protein F5 ñược biểu thị như sau:
Asn-Thr-Gly-The-Ile-Asn-Phe-Asn-Gly-Lys-Ile-Glu-Thr-Ala-Thr-Ser- X-Ile-Glu-Pro-Ala-Val-
ðiểm ñẳng ñiện của protein kháng nguyên F5 pI = 10.6. Trong ñiều kiện pH sinh lý ở ruột non chúng mang ñiện tích dương, trong trường điện di F5 protein hướng cathod. Kiểm tra dưới kính hiển vi điện tử F5 protein có cấu trúc hình sợi, đường kính 8.4nm, dài 130nm, bao quanh mặt ngoài thành tế bào vi khuẩn giống như hình ảnh một chiếc áo lơng. F5 protein có thể kết tủa bởi amonium sulfat ở nhiệt độ 40C, đó là ñặc ñiểm ñã ñược ứng dụng ñể tinh chế kháng nguyên F5 vào mục đích nghiên cứu, ứng dụng miễn dịch (Isaacson, 1977).
Kháng nguyên F41: F41 protein ñược cấu tạo bởi các tiểu phần protein
với trọng lượng phân tử 29500Da. Bằng phươg pháp phân tích hoá học cho thấy protein F41 tinh khiết chứa 95% protein, 5% carbohydrat. Tuy nhiên các tiểu phần protein này có liên kết với carbohydrat hay khơng thì vẫn chưa ñược biết ñến.
Dưới kính hiển vi ñiện tử các chủng ETEC sản sinh ra hai loại kháng nguyên F5 và F41có cấu trúc bề mặt phức tạp với 3 dạng hình thái protein khác nhau: dạng hình sợi đơn, xoắn, mềm dẻo, giống hình sợi tóc với đường kính mỗi sợi khoảng 3nm, đó là dạng F5 protein. Dạng hình thái thứ hai giống
như hình sợi xoắn kép, với đường kính mỗi sợi khoảng 17 - 20nm bao gồm hai hoặc nhiều sợi ñơn ñường kính 3nm xoắn với nhau tạo nên, đó là dạng kháng nguyên F41 protein. Dạng hình thái thứ ba giống hình lơng thẳng, khơng xoắn, đường kính 6.5 - 7nm, với số lượng rất ít trên một tế bào (<10) đó là dạng cấu trúc bề mặt tồn tại ñồng thời ở các chủng E.coli sản sinh kháng nguyên F41 và là dạng biến thể. ðiểm ñẳng ñiện của kháng nguyên F41 protein là pI = 4.6. Trong trường ñiện di chúng dịch chuyển về phía anode, trái ngược với kháng nguyên F5 dịch chuyển về phía cathode. Mỗi một tiểu phần protein F41 ñược cấu tạo từ các amino axit cơ bản, thành phần và trật tự các amino axit ở mỗi tiểu phần ñược biểu thị như sau (Duchet-Suchaux và cs, 1988):
Ala-Asp-Trp-Thr-Glu-Gly-Gln-Pro-Gly-Asp-Ile-Leu-Ile-Gly-Gly-Glu- Ile-Thr-X-Pro-Ser-Val-
Một trong những phát hiện thú vị là các tiểu phần protein F5 và F41 có 5 vị trí có các amino axit giống nhau. Chúng ở các amino axit vị trí thứ 4 (Thr), 9 (Gly), 11 (Ile), 20 (Pro) và 22 (Val). Tuy có một số thành phần amino axit giống nhau như vậy nhưng giữa hai nhóm kháng ngun này khơng có hiện tượng ngưng kết chéo. Mặc dù vậy, ñây vẫn là một câu hỏi chưa ñược trả lời (De Graaf và Roorda, 1982).