哺乳動(dòng)物的TLRs同果蠅的一樣，是由含有亮氨酸的胞外區(qū)、跨膜區(qū)和胞內(nèi)含有TIR結(jié)構(gòu)域區(qū)組成的Ⅰ型跨膜結(jié)構(gòu)蛋白。胞外區(qū)是富含亮氨酸的L-R-R氨基酸殘基基序的18~31次重復(fù)串聯(lián)區(qū)，約由550~980個(gè)氨基酸組成，有序列多變的Ig樣區(qū)，參與對(duì)病原微生物或其產(chǎn)物的特異性識(shí)別。跨膜區(qū)是富含半胱氨酸的結(jié)構(gòu)域。胞內(nèi)區(qū)與人白介素-1受體(IL-1R)的胞內(nèi)區(qū)結(jié)構(gòu)相類似，故稱為TIR結(jié)構(gòu)域(Toll/IL-IR domain TIR)，約含200個(gè)氨基酸大小，是TLR信號(hào)傳遞的關(guān)鍵元件。目前，已在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)10余種TLRs，其中，人源可表達(dá)10種TLRs(TLR1～10)，鼠源12種(TLR1~TLR9，TLR11~TLR13)。

TLR信號(hào)通路在免疫調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用。髓樣分化因子88（myeloid differentiation factor 88，My D88）是TLR信號(hào)通路中重要的銜接蛋白。TIR結(jié)構(gòu)域在配體誘導(dǎo)二聚化后可以通過募集銜接蛋白傳遞細(xì)胞內(nèi)信號(hào)，MyD88是除 TLR3外所有TLR的通用銜接蛋白，通過激活白細(xì)胞介素 1 受體相關(guān)激酶 （IRAK）/TNF 受體相關(guān)因子 （TRAF） 6 復(fù)合物可以激活 AP-1 和 NFKB 通路導(dǎo)致促炎細(xì)胞因子。TLR3（和TLR4）通過含有TIR結(jié)構(gòu)域的接頭誘導(dǎo)干擾素-β（TRIF），TLR7和TLR9通過MyD88蛋白，通過TRAF3激活干擾素調(diào)節(jié)因子（IRF）3和7，導(dǎo)致1型干擾素反應(yīng)。TLR2 通過磷酸肌醇 3-激酶 （PI3K） 和細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶 （ERK） 1/2 通路可誘導(dǎo)抗炎細(xì)胞因子 （IL-10） 并抑制 IL-12 和 IFN。其他 TLR 接頭包括 MyD88 接頭樣 （MAL），也稱為 TIR 結(jié)構(gòu)域含接頭蛋白 （TIRAP），用于 TLR2 和 TLR4 MyD88 依賴性信號(hào)傳導(dǎo)和用于 TRIF 信號(hào)傳導(dǎo)的 TRIF 相關(guān)接頭分子 （TRAM）。

每個(gè) TLR 都有自己特定的組織定位和下游基因信號(hào)通路，數(shù)百種靶向各種 TLR 的配體已被鑒定并表征為疫苗佐劑，這為研究人員提供了精確定制具有特定免疫作用的佐劑的機(jī)會(huì)。