toll样受体4 (TLR4)是一种跨膜蛋白，与IL1受体关系较远。CD14和Toll家族成员都含有多个富含亮氨酸的重复序列。此外，后者在细胞质尾部具有toll -同源结构域，这在与脂多糖诱导的细胞激活相关的跨膜信号的产生中非常重要。在所有Toll家族成员中，TLR4可能是大多数革兰氏阴性菌的LPS的唯一受体。
toll样受体4和淋巴细胞抗原96 (LY96，也称为髓细胞分化因子2 (MD2))形成一种异源二聚体，能够特异性识别结构上不同的LPS分子。TLR4:LY96配合物的结构研究表明，LY96 (MD2)与TLR4的相互作用依赖于氢和静电键(Kim HM et al, 2007)。LPS与LY96的疏水囊结合，并以对称的方式直接介导两个TLR4:LY96复合物的二聚化。LY96、LPS和TLR4多组分之间主要的二聚作用都是由疏水性和亲水性相互作用引起的。LPS的磷酸基团也通过与带正电的TLR4和LY96残基形成离子相互作用，促进受体的多化。(Park BS et al, 2009)。
激活的TLR4受体由两个TLR4:LY96:LPS复合物组成，并通过招募细胞内适配器分子启动信号转导。
