早期细胞转染实验显示，TLR2也能识别LPS，并介导细胞LPS反应。后来研究发现，去除LPS制剂中的脂蛋白等杂质后，纯化的LPS对TLR2则失去激活作用，但对TLR4仍有激活作用。此外，TLR2基因敲除小鼠对肠道杆菌LPS的反应与野生型小鼠相同。抗TLR2抗体能阻断肽聚糖和热灭活金黄色葡萄球菌对人THP-1细胞的激活作用，但对LPS无明显影响。说明TLR2至少不是LPS的主要识别受体。但有研究显示，TLR2能与LPS呈低亲和力结合。此外，来源于Porphyromonas gingivalis和肾脏钩端螺旋体、脑膜炎双球菌LPS的识别是通过TLR2，而不是TLR4。但这两种LPS的脂质A的结构与大多数革兰阴性细菌LPS有明显差异，这种结构上的差异可能影响其与受体结合的特异性。

目前认为，TLR2 是革兰阳性细菌的主要识别受体。革兰阳性细菌的细胞壁内含有一层很厚的肽聚糖（PGN），其内包含有脂蛋白和磷壁酸。LTR2是识别这些成分的主要受体。支原体是一种无细胞壁的病原菌，但其浆膜内含有各种脂蛋白或明脂肽，它们可引起促炎反应。

支原体的脂肽之一，2000的巨噬细胞激活脂肽-2（macrophage-activating lipopeptide-2，MALP-2）被证实是利用TLR2作为信号转导体。此外，细菌脂蛋白在细菌中十分常见，包括分枝杆菌、革兰阳性细菌和革兰阴性细菌。细菌脂蛋白在N-末端都具有一个共同的三酰基结构，与分子的刺激特性有关。与太多数细菌配体一样，细菌脂蛋白是巨噬细胞微活的强刺激物，包括细胞因子产生和上调炎症事件。研究显示，TLR2能介导来自分枝杆菌、支原体和螺旋菌的脂蛋白的反应，是脂蛋白激活作用的主要介质。抗TLR2抗体能抑制脂蛋白刺激巨噬细胞产生细胞因子的作用。转染实验和受体缺失小鼠实验均证实，TLR2是微生物脂蛋白的主要受体。

虽然证明TLR2是介导革兰阳性细菌、分枝杆菌和真菌产物的重要受体的研究结果主要来源于TLR2缺失动物的细胞实验，但对其结果也应慎重解释，因为：①与LPS激活TLR4不同，上述细菌成分启动细胞信号转导都需要很高的剂量。②这些成分在化学结构上有明显差异，激活细胞所需要的具体的和最小的结构尚不清楚。因此，对这些成分是否利用相同的受体尚有一些疑问，事实上，一些细菌成分既利用TLR4，也能通过TLR2激活细胞。