所有Toll家族的成員都是Ⅰ型跨膜蛋白質(zhì),具有類似的胞外結(jié)構(gòu)域,包含18~31個亮氨酸富集重復結(jié)構(gòu)體(leucine-rich repeats,LRR),大約由200個氨基酸所組成的相似的胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域,后者類似于IL-1R的胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域,故稱為Toll/IL-1R同源區(qū)(Toll/IL-1-receptor homologous region)。
在人類TLR的TIR(Toll/L-1 receptor)結(jié)構(gòu)域中,與果蠅的一致性為32%;與IL-1R的TIR的結(jié)構(gòu)域的一致性為20%。Toll家族的胞外結(jié)構(gòu)域較大,由550~980個氨基酸組成,可能有多個配體結(jié)合位點。來自果蠅的遺傳證據(jù)顯示,Toll胞外結(jié)構(gòu)域的氨基末端的半數(shù)都能與配體相結(jié)合。不同物種的TLR4對LPS中不同的脂質(zhì)A表現(xiàn)出不同的效應,如小鼠TLR4對LPS以及同源物LA-14-PP都能引發(fā)內(nèi)毒素生物學效應,而人類僅對LPS發(fā)生激動效應,對LA-14-PP則為拮抗效應。TLR4胞質(zhì)區(qū)高度保守,而胞外區(qū)高度變異,以適應不同的配體分子。
Toll家族的胞外結(jié)構(gòu)域具有多樣性,如TLR2和TLR4的胞外域的一致性為24%,可能參與不同配體的結(jié)合和信號轉(zhuǎn)導作用。即使在小鼠和人類的同源性基因中,仍存在胞外結(jié)構(gòu)域的多樣性,如人類的TLR4的胞外結(jié)構(gòu)域和小鼠TLR4的一致性為53%,然而其胞質(zhì)區(qū)同源性為83%。TLR多型性在不同個體可能會產(chǎn)生不同的結(jié)果,病原體發(fā)生變異,宿主的識別受體也會變化,可以理解為宿主和病原體之間的“軍備競賽”。
目前了解較清楚的TLR為TLR2和TLR4。TLR的不同成員在機體分布不一,TLR1分布比其他TLR更廣泛,更豐富;TLR2在大腦、心臟、肌肉、肺臟、胰腺和胎盤表達更高;TLR3的表達與TLR2類似;TLR4和 TLR5的表達較少,TLR4大量表達在胎盤和外周血液白細胞,而TLR5則在卵巢和單核細胞表達豐富;TLR6表達在脾臟、胸腺、卵巢和肺臟。
TLR1呈現(xiàn)普遍存在的特點;TLR2、TLR4、TLR5呈現(xiàn)限制性表達的特點;TLR3呈現(xiàn)特異性表達的特點。一個細胞可以存在多種TLR,不同卻又重疊分布的配體識別模式的表達和調(diào)節(jié)可能構(gòu)成許多豐余的TLR家族的基礎。同一類型細胞的TLR表達具有獨特性和一定的限制性。不同種組織中許多TLR的mRNA轉(zhuǎn)錄也有變化,同一基因可編碼不同蛋白質(zhì),如 TRL4可編碼跨膜型TLR4 以及可溶性TLR4,后者能抑制LPS的效應。