一、Toll基因位點
(1)果蠅中已鑒定出8個Toll基因位點,Toll 1,Toll 2、Toll 3、Toll 6,Tol1 8位于3號染色體;Toll 4、Toll 5、Toll 7位于2號染色體上。
(2)在小鼠TLR家族中對TLR4了解比較清楚,它位于4號染色體,在B-83.3位點上。
(3)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)人類有10個TLR家族成員,如TLR1在4p14、TLR2在4q32、TLR3在4q35、TLR4在9q32-33等。
二、TLR家族成員的結構特點
TLR基因具有多態(tài)性,存在種屬差異。Beutler等從種系發(fā)生的基礎上利用遺傳互補技術研究認為,TLR4是單核-巨噬細胞進行LPS(lipopolysaccharide,脂多糖)跨膜信號轉導中唯-一的限速因子。同時也對具有親緣關系物種的TLR4進行分析,發(fā)現(xiàn)TLR4 也在進化。在爬行類,雙棲類、魚類等物種中因缺乏TLR4,故對LPS 反應低下。TLR4感知LPS 的功能是溫血動物對侵入體內的微生物群體產(chǎn)生保護性應答的必要條件。人類TLR4具有適度的多態(tài)性,種族間存在顯著變異。
所有Toll家族的成員都是Ⅰ型跨膜蛋白質,具有類似的胞外結構域,包含18~31個亮氨酸富集重復結構體(leucine-rich repeats,LRR),大約由200個氨基酸所組成的相似的胞質結構域,后者類似于IL-1R的胞質結構域,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)結構域中,與果蠅的一致性為32%;與IL-1R的TIR的結構域的一致性為20%。Toll家族的胞外結構域較大,由550~980個氨基酸組成,可能有多個配體結合位點。來自果蠅的遺傳證據(jù)顯示,Toll胞外結構域的氨基末端的半數(shù)都能與配體相結合。不同物種的TLR4對LPS中不同的脂質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家族的胞外結構域具有多樣性,如TLR2和TLR4的胞外域的一致性為24%,可能參與不同配體的結合和信號轉導作用。即使在小鼠和人類的同源性基因中,仍存在胞外結構域的多樣性,如人類的TLR4的胞外結構域和小鼠TLR4的一致性為53%,然而其胞質區(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節(jié)可能構成許多豐余的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轉錄也有變化,同一基因可編碼不同蛋白質,如 TRL4可編碼跨膜型TLR4 以及可溶性TLR4,后者能抑制LPS的效應。