在哺乳動物體內發(fā)現(xiàn)至少存在10種TLRs分子,，為何機體內存在多種TLRs,？現(xiàn)已研究證實，這是由于宿主識別不同微生物的需要而形成的免疫機制，如在果蠅,，Toll家族不同成員參與對不同病原菌的防御作用：Toll 主要介導抗真菌反應,，18-Wheeler拮抗細菌感染。哺乳動物TLRs家族不同成員對微生物及其PAMPs的識別作用也存在相對的特異性,。表7-3顯示TLR家族成員不僅識別脂質和多糖（如LPS,、肽聚糖），而且也與細菌或病毒DNA,、RNA和蛋白質作用。

TLR4是研究最早,、作用也最為明確的TLR分子,。除細菌LPS外，近年來也發(fā)現(xiàn)了其他一些配體,，如抗腫瘤藥物泰素﹑熱休克蛋白60（hsp60）等,。識別的病原菌主要有革蘭陰性菌、厭氧菌,、致密螺旋體,。有人認為，TLR4還能識別病毒融合蛋白（respiratory scyncytial virus,，RSV）,，但該研究采用的動物是C57BL/10ScCr小鼠，這種小鼠體內同時缺失Tlr4和IL-12受體β2鏈基因,。由于1L-12是天然免疫和適應性免疫拮抗病毒感染的關鍵細胞因子,，以及C57BL/10ScCr小鼠對IL-12，無反應,。因此,，TLR4對RSV的識別作用尚待探討。

TLR4雖能識別多種配體,，但主要配體是細菌LPS,，同CD14分子一樣，作為一種重要的LPS興奮性受體,，在介導革蘭陰性細菌及其LPS的宿主反應中發(fā)揮重要作用,。研究結果顯示，將TLR4基因轉入不表達TLR4的細胞內,，可使不具有LPS反應的細胞具有一定的LPS反應性,。相反，將LPS反應細胞內的TLR4基因進行突變或缺失,，細胞則出現(xiàn)LPS低反應性或耐受,。抗TLR4抗體能抑制不同血清型腸道桿菌LPS刺激人THP-1細胞釋放TNFα的作用，但對肽聚糖,、熱滅活金黃色葡萄球菌等無抑制作用,。

此外，TLR4胞外區(qū)和胞內區(qū)的點突變也顯示與人呼吸道LPS低反應性有一定的內在聯(lián)系,。骨髓移植病人自身或供者tlr4基因胞外區(qū)缺陷人群中,，骨髓干細胞移植后革蘭陰性膿毒癥的發(fā)生率為16.7%，而正常TLR4的受者中,，其感染的發(fā)生率為6.6%,，提示TLR4 胞外區(qū)的突變可增加內毒素血癥的危險性。

然而,，最能說明TLR4作為LPS重要受體的是近年來關于Lps基因的研究,。1978年，James Watson首-次提出小鼠體內可能存在控制LPS反應的特定基因,，取名為Lps,，認為該基因可能有兩個等位基因：即Lpsd（defective response>和Lpsn （normal response）。三種天然LPS低反應小鼠品系C3H /HeJ,、C57BL/10ScCr和C57BL/10ScN的Lps等位基因為Lpsd,，表現(xiàn)為對LPS刺激的耐受性。James Watson等通過基因作圖將Lps基因座定位于小鼠4號染色體上,。20世紀90年代以來,，隨著分子生物學技術的快速發(fā)展，先后有多個研究小組采用定位克隆策略,，對Lps基因座重新進行精細作圖,，繪制出圍繞Lps基因座染色體區(qū)的高分辨連鎖圖，最終將Lps基因座定位于0.9 cM,、1.7~2.6Mb長的片段內,。

為了進一步明確Lps基因座內的候選基因及其編碼蛋白，1998年Poltorak等對該重要區(qū)域進行高密度測序（近4萬次）,，以及利用外顯子捕獲﹑選擇性原位雜交和定位克隆等技術,，在其區(qū)域內鑒別出多個基因，如TLR4基因,、鋅脂蛋白基因,、Tera同構體基因、大部分Pappa基因序列（編碼一種分泌型金屬蛋白酶）,、芳香乙酰胺脫乙?；富蚝蚢strotactin同構體基因，Tlr4是唯-一與LPS作用有關的基因,，Tlr4全長基因都位于Lps基因座內,。其他學者也獲得同樣結果,。

進一步研究顯示，C3H/HeJ小鼠Tlr4cDNA的第2342位,，即第3個外顯子上出現(xiàn)一個堿基顛換：C→A,。在LPS反應品系小鼠基因組DNA中未發(fā)現(xiàn)相應的堿基突變。此外,，C3H/HeJ,、C3H/HeN、C57BL/10ScSn小鼠巨噬細胞均能檢測出Tlr4 mRNA,，但不能檢測出C57BL/10ScCr小鼠巨噬細胞的Tlr4 mRNA,。上述結果說明，C3H/HeJ小鼠Tlr4為點突變,，其突變并不影響Tlr4的轉錄,，C57BL/10ScCr小鼠Tlr4基因則為完-全缺失，即為無效等位基因（null allele）,，有74723個核苷酸缺失，這包括了該基因的所有三個外顯子,，因而出現(xiàn)隱性突變,。由于Tlr4位于Lps內，兩種 LPS耐受株小鼠的Tlr4基因均發(fā)生錯義突變（missense mutation）或缺失,，進一步證實Tlr4基因就是Lps的最佳候選基因,。

進一步研究顯示，T1r4基因的突變具有重要的功能意義,。C3H/HeJ小鼠Tlr4基因第3個外顯子上的點突變雖不影響該基因的轉錄,，但因其密碼子的變化，使蛋白氨基酸序列上第712位高度保守的脯氨酸（proline）變?yōu)榻M胺酸（histidine）,。該區(qū)域正為蛋白質的胞漿區(qū),，該胞漿區(qū)為進化中最保守的結構域，其結構域的完整性對于通過TLRs介導的LPS信號至關重要,。這種氨基酸殘基的替換改變了TLR4信號轉導區(qū)域的拓撲結構,，進而破壞了與下游分子蛋白一蛋白間的相互作用，從而表現(xiàn)出對LPS信號轉導的共顯性抑制作用,。C57BL/10ScCr小鼠因Tlr4基因完-全缺失,，不能表達TLR4蛋白，因而出現(xiàn)對LPS反應的隱性消失（recessive abolition）,。由此可見,，C3H/HeJ和C57BL/10ScCr的突變表型分別與Tr4點突變或基因缺失非常吻合。