As vias de sinalização são iniciadas pela ligação do ligante aos domínios ricos em leucina do TLR, levando à dimerização das proteínas do receptor, o que aproxima os domínios TIR e, em seguida, ocorre o recrutamento desses domínios, levando à ativação dos fatores de transcrição. Esses fatores estimulam a expressão de genes que codificam moléculas para as respostas inflamatórias (citocinas e moléculas de adesão endotelial) e produzem interferons tipo I, importantes para as respostas antivirais.