Piezo1激活劑Yoda1的作用機(jī)制及在細(xì)胞機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等研究中的應(yīng)用_abio生物試劑品牌網(wǎng)
機(jī)械敏感離子通道PIezo1是近年來(lái)生命科學(xué)領(lǐng)域的重要發(fā)現(xiàn)之一。在多種生理過(guò)程中，Piezo1都扮演著不可或缺的角色，從紅細(xì)胞的體積調(diào)控、血管發(fā)育到觸覺(jué)感知、血壓調(diào)節(jié)等。
Yoda1（AbMole，M9372）作為 Piezo1的激活劑，它的出現(xiàn)，為 Piezo1 的相關(guān)研究提供了有力工具。
AbMole為全球科研客戶提供高純度、高生物活性的抑制劑、細(xì)胞因子、人源單抗、天然產(chǎn)物、熒光染料、多肽、靶點(diǎn)蛋白、化合物庫(kù)、抗生素等科研試劑，全球大量文獻(xiàn)專利引用。
一、 Yoda1 的作用 機(jī)制
Piezo1由多個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域組成，其獨(dú)特的三葉螺旋槳狀結(jié)構(gòu)賦予了它感知細(xì)胞膜機(jī)械力變化的能力。 Yoda1（AbMole，M9372 ）作為一種小分子激動(dòng)劑，能夠穩(wěn)定Piezo1通道的開(kāi)放構(gòu)象，從而降低其對(duì)機(jī)械刺激的激活閾值，或在沒(méi)有機(jī)械刺激的情況下激活Piezo1通道。Yoda1對(duì)Piezo1具有高度特異性，Yoda1的作用位點(diǎn)位于Piezo1的1961-2063氨基酸區(qū)域，這一區(qū)域被稱為激動(dòng)劑轉(zhuǎn)導(dǎo)基序（Agonist Transduction Motif, ATM），該基序位于每個(gè)亞基的葉片和孔域的交界處，值得注意的是Yoda1結(jié)合Piezo1三個(gè)亞基中的任意一個(gè)基序，均可激活Piezo1 [1]。
圖 1. Piezo1的結(jié)構(gòu)和相關(guān)抑制劑、激動(dòng)劑 [2]
二、 Yoda1 的研究應(yīng)用
1. Yoda1 被用于研究細(xì)胞的機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)
Piezo1是細(xì)胞機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)研究領(lǐng)域中的熱門(mén)靶點(diǎn)，研究人員可利用 Yoda1（AbMole，M9372）在體內(nèi)體外的實(shí)驗(yàn)中激活Piezo1，模擬機(jī)械力作用（如血流剪切力、細(xì)胞基質(zhì)壓陷）。Piezo1的激活可以影響多條通路，例如Ca2 +/CREB信號(hào)通路、RhoA/ROCK-YAP/TAZ信號(hào)軸、ERK信號(hào)通路等 [3]。因此Yoda1在上述通路中也有著重要的應(yīng)用。
在紅細(xì)胞研究中，Yoda1激活Piezo1后，紅細(xì)胞的體積和形態(tài)得到有效調(diào)節(jié)。研究人員通過(guò)動(dòng)態(tài)光散射和電子顯微鏡等技術(shù)，直觀地觀察到紅細(xì)胞在Yoda1作用下的形態(tài)變化，這不僅有助于理解紅細(xì)胞在血液循環(huán)中適應(yīng)不同機(jī)械環(huán)境的機(jī)制，還為研究貧血、紅細(xì)胞增多癥等狀態(tài)下紅細(xì)胞異常的根源提供了新視角 [4]。此外，在成纖維細(xì)胞研究中，Yoda1激活Piezo1能夠影響細(xì)胞的遷移行為。通過(guò)劃痕實(shí)驗(yàn)和實(shí)時(shí)細(xì)胞分析系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，激活后的成纖維細(xì)胞遷移速度加快，細(xì)胞骨架的動(dòng)態(tài)重組也更為活躍，這為深入研究傷口愈合過(guò)程中細(xì)胞的機(jī)械響應(yīng)機(jī)制奠定了基礎(chǔ) [5]。 2014年，AbMole的兩款抑制劑分別被西班牙國(guó)家心血管研究中心和美國(guó)哥倫比亞大學(xué)用于動(dòng)物體內(nèi)實(shí)驗(yàn)，相關(guān)科研成果發(fā)表于頂刊 Nature 和 Nature Medicine。
2. Yoda1用于動(dòng)物疾病模型構(gòu)建與抑制研究
Yoda1（AbMole，M9372）也是一種被廣泛使用的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)造模劑，例如Yoda1可以用于構(gòu)建小鼠動(dòng)脈粥樣硬化模型 [6]，其機(jī)理是Yoda1可促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞的增殖與遷移，并導(dǎo)致炎癥因子如白細(xì)胞介素-6（IL-6）、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）的分泌增加，從而促進(jìn)炎癥反應(yīng)和細(xì)胞的異常增殖遷移，最終加速了動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的形成和進(jìn)展。
也有研究表明Piezo1在間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）、成骨細(xì)胞（Osteoblasts）和骨細(xì)胞（Osteocytes）中高表達(dá)，它介導(dǎo)胞外機(jī)械信號(hào)向胞內(nèi)電化學(xué)信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程，從而在調(diào)控骨穩(wěn)態(tài)、促進(jìn)骨重塑過(guò)程中起著關(guān)鍵性的作用。因此，作為Piezo1激動(dòng)劑的 Yoda1（AbMole，M9372）有望成為抑制骨質(zhì)疏松癥、骨髓損傷的新策略 [7]。在脊髓損傷模型中，應(yīng)用 Yoda1 激活Piezo1后，研究人員發(fā)現(xiàn)其對(duì)神經(jīng)元的存活和軸突再生具有一定的調(diào)節(jié)作用 [8]。通過(guò)免疫熒光染色和行為學(xué)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，Yoda1處理組的神經(jīng)元存活率明顯提高，軸突再生長(zhǎng)度增加，且動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)功能也得到一定程度的改善。此外，Piezo1還可用于杜氏肌營(yíng)養(yǎng)不良癥 [9]、阿爾茨海默病模型等多種疾病模型的研究 [10]。
三、 范例詳解
1. Skelet Muscle. 2025 May 14;15(1):13.
鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院的科研人員探究了杜氏肌營(yíng)養(yǎng)不良（DMD）動(dòng)物模型中PIEZO1通道的作用，特別是對(duì)肌肉再生和肌纖維損傷的影響。研究發(fā)現(xiàn)，PIEZO1在DMD模型的骨骼肌中表達(dá)上調(diào)，主要在衛(wèi)星細(xì)胞中表達(dá)。GsMTx4通過(guò)阻斷PIEZO1通道，能夠促進(jìn)肌生成分化，減輕肌纖維損傷。由AbMole提供的 Yoda1（AbMole，M9372）作為PIEZO1通道的激動(dòng)劑，在實(shí)驗(yàn)中用于對(duì)比GsMTx4的效果，以驗(yàn)證PIEZO1通道在肌生成分化和肌纖維損傷中的作用 [9]。
圖 2. GsMTx4-blocked PIEZO1 channel ameliorates muscular dystrophy in mdx mice
[9].
2. G lia. 2023 May;71(5):1233-1246.
清華大學(xué)藥學(xué)院、北京眼科研究所的實(shí)驗(yàn)人員探究了Piezo1在視神經(jīng)（Optic Nerve Head, ONH）星形膠質(zhì)細(xì)胞的細(xì)胞周期進(jìn)程中的作用。研究發(fā)現(xiàn)，Piezo1在ONH星形膠質(zhì)細(xì)胞中表達(dá)豐富，且對(duì)于細(xì)胞周期進(jìn)程至關(guān)重要。通過(guò)操縱Piezo1的敲低或過(guò)表達(dá)，研究人員發(fā)現(xiàn)Piezo1對(duì)于ONH星形膠質(zhì)細(xì)胞的增殖是必要的，但單獨(dú)的Piezo1并不足以促進(jìn)細(xì)胞增殖。Piezo1的缺失會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞周期在G0/G1期停滯，可能涉及YAP（Yes-Associated Protein）的核定位的減少和下調(diào)受YAP調(diào)節(jié)的細(xì)胞周期相關(guān)因子，包括Cyclin D1和c-Myc。此外，通過(guò)RNA測(cè)序后的GO富集分析表明，Piezo1的缺失影響涉及細(xì)胞分裂的生物活動(dòng)。AbMole的 Yoda1（AbMole，M9372）被作為Piezo1通道的特異性激動(dòng)劑，在實(shí)驗(yàn)中用于激活Piezo1通道，以研究其對(duì)ONH星形膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)鈣信號(hào)的影響。
圖 3. Piezo1activation by Yoda1 regulates intracellular calcium signaling in primary ONH astrocytes
[11].
AbMole是ChemBridge中國(guó)區(qū)官方指定合作伙伴。
參考文獻(xiàn)
[1] Jerome J. Lacroix, Wesley M. Botello-Smith, Yun Luo, Probing the gating mechanism of the mechanosensitive channel Piezo1 with the small molecule Yoda1, Nature Communications 9(1) (2018) 2029.
[2] HAIrong Tang, Ruoqing Zeng, Ende He, et al., Piezo-Type Mechanosensitive Ion Channel Component 1 (Piezo1): A Promising Therapeutic Target and Its Modulators, Journal of Medicinal Chemistry 65(9) (2022) 6441-6453.
[3] B. Coste, J. Mathur, M. Schmidt, et al., Piezo1 and Piezo2 are essential components of distinct mechanically activated cation channels, Science (New York, N.Y.) 330(6000) (2010) 55-60.
[4] S. Wang, R. Chennupati, H. Kaur, et al., Endothelial cation channel PIEZO1 controls blood pressure by mediating flow-induced ATP release, The Journal of clinical investigation 126(12) (2016) 4527-4536.
[5] V. I. Chubinskiy-Nadezhdin, V. Y. Vasileva, I. O. Vassilieva, et al., Agonist-induced Piezo1 activation suppresses migration of transformed fibroblasts, Biochemical and biophysical research communications 514(1) (2019) 173-179.
[6] J. Mao, R. Yang, P. Yuan, et al., Different stimuli induce endothelial dysfunction and promote atherosclerosis through the Piezo1/YAP signaling axis, Archives of biochemistry and biophysics 747 (2023) 109755.
[7] J. Yang, K. Yuan, T. Zhang, et al., Accelerated Bone Reconstruction by the Yoda1 Bilayer Membrane via Promotion of Osteointegration and Angiogenesis, Advanced healthcare materials 12(18) (2023) e2203105.
[8] A. Dolgorukova, J. E. Isaeva, E. Verbitskaya, et al., Differential effects of the Piezo1 agonist Yoda1 in the trigeminovascular system: An electrophysiological and intravital microscopy study in rats, Experimental neurology 339 (2021) 113634.
[9] W. Wang, M. Huang, X. Huang, et al., GsMTx4-blocked PIEZO1 channel promotes myogenic differentiation and alleviates myofiber damage in Duchenne muscular dystrophy, Skeletal muscle 15(1) (2025) 13.
[10] M. Velasco-Estevez, M. Mampay, H. Boutin, et al., Infection Augments Expression of Mechanosensing Piezo1 Channels in Amyloid Plaque-Reactive Astrocytes, Frontiers in aging neuroscience 10 (2018) 332.
[11] Y. Wan, H. Wang, X. Fan, et al., Mechanosensitive channel Piezo1 is an essential regulator in cell cycle progression of optic nerve head astrocytes, Glia 71(5) (2023) 1233-1246.
一、 Yoda1 的作用 機(jī)制
Piezo1由多個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域組成，其獨(dú)特的三葉螺旋槳狀結(jié)構(gòu)賦予了它感知細(xì)胞膜機(jī)械力變化的能力。 Yoda1（AbMole，M9372 ）作為一種小分子激動(dòng)劑，能夠穩(wěn)定Piezo1通道的開(kāi)放構(gòu)象，從而降低其對(duì)機(jī)械刺激的激活閾值，或在沒(méi)有機(jī)械刺激的情況下激活Piezo1通道。Yoda1對(duì)Piezo1具有高度特異性，Yoda1的作用位點(diǎn)位于Piezo1的1961-2063氨基酸區(qū)域，這一區(qū)域被稱為激動(dòng)劑轉(zhuǎn)導(dǎo)基序（Agonist Transduction Motif, ATM），該基序位于每個(gè)亞基的葉片和孔域的交界處，值得注意的是Yoda1結(jié)合Piezo1三個(gè)亞基中的任意一個(gè)基序，均可激活Piezo1 [1]。
圖 1. Piezo1的結(jié)構(gòu)和相關(guān)抑制劑、激動(dòng)劑 [2]
二、 Yoda1 的研究應(yīng)用
1. Yoda1 被用于研究細(xì)胞的機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)
Piezo1是細(xì)胞機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)研究領(lǐng)域中的熱門(mén)靶點(diǎn)，研究人員可利用 Yoda1（AbMole，M9372）在體內(nèi)體外的實(shí)驗(yàn)中激活Piezo1，模擬機(jī)械力作用（如血流剪切力、細(xì)胞基質(zhì)壓陷）。Piezo1的激活可以影響多條通路，例如Ca2 +/CREB信號(hào)通路、RhoA/ROCK-YAP/TAZ信號(hào)軸、ERK信號(hào)通路等 [3]。因此Yoda1在上述通路中也有著重要的應(yīng)用。
在紅細(xì)胞研究中，Yoda1激活Piezo1后，紅細(xì)胞的體積和形態(tài)得到有效調(diào)節(jié)。研究人員通過(guò)動(dòng)態(tài)光散射和電子顯微鏡等技術(shù)，直觀地觀察到紅細(xì)胞在Yoda1作用下的形態(tài)變化，這不僅有助于理解紅細(xì)胞在血液循環(huán)中適應(yīng)不同機(jī)械環(huán)境的機(jī)制，還為研究貧血、紅細(xì)胞增多癥等狀態(tài)下紅細(xì)胞異常的根源提供了新視角 [4]。此外，在成纖維細(xì)胞研究中，Yoda1激活Piezo1能夠影響細(xì)胞的遷移行為。通過(guò)劃痕實(shí)驗(yàn)和實(shí)時(shí)細(xì)胞分析系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，激活后的成纖維細(xì)胞遷移速度加快，細(xì)胞骨架的動(dòng)態(tài)重組也更為活躍，這為深入研究傷口愈合過(guò)程中細(xì)胞的機(jī)械響應(yīng)機(jī)制奠定了基礎(chǔ) [5]。 2014年，AbMole的兩款抑制劑分別被西班牙國(guó)家心血管研究中心和美國(guó)哥倫比亞大學(xué)用于動(dòng)物體內(nèi)實(shí)驗(yàn)，相關(guān)科研成果發(fā)表于頂刊 Nature 和 Nature Medicine。
2. Yoda1用于動(dòng)物疾病模型構(gòu)建與抑制研究
Yoda1（AbMole，M9372）也是一種被廣泛使用的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)造模劑，例如Yoda1可以用于構(gòu)建小鼠動(dòng)脈粥樣硬化模型 [6]，其機(jī)理是Yoda1可促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞的增殖與遷移，并導(dǎo)致炎癥因子如白細(xì)胞介素-6（IL-6）、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）的分泌增加，從而促進(jìn)炎癥反應(yīng)和細(xì)胞的異常增殖遷移，最終加速了動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的形成和進(jìn)展。
也有研究表明Piezo1在間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）、成骨細(xì)胞（Osteoblasts）和骨細(xì)胞（Osteocytes）中高表達(dá)，它介導(dǎo)胞外機(jī)械信號(hào)向胞內(nèi)電化學(xué)信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程，從而在調(diào)控骨穩(wěn)態(tài)、促進(jìn)骨重塑過(guò)程中起著關(guān)鍵性的作用。因此，作為Piezo1激動(dòng)劑的 Yoda1（AbMole，M9372）有望成為抑制骨質(zhì)疏松癥、骨髓損傷的新策略 [7]。在脊髓損傷模型中，應(yīng)用 Yoda1 激活Piezo1后，研究人員發(fā)現(xiàn)其對(duì)神經(jīng)元的存活和軸突再生具有一定的調(diào)節(jié)作用 [8]。通過(guò)免疫熒光染色和行為學(xué)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，Yoda1處理組的神經(jīng)元存活率明顯提高，軸突再生長(zhǎng)度增加，且動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)功能也得到一定程度的改善。此外，Piezo1還可用于杜氏肌營(yíng)養(yǎng)不良癥 [9]、阿爾茨海默病模型等多種疾病模型的研究 [10]。
三、 范例詳解
1. Skelet Muscle. 2025 May 14;15(1):13.
鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院的科研人員探究了杜氏肌營(yíng)養(yǎng)不良（DMD）動(dòng)物模型中PIEZO1通道的作用，特別是對(duì)肌肉再生和肌纖維損傷的影響。研究發(fā)現(xiàn)，PIEZO1在DMD模型的骨骼肌中表達(dá)上調(diào)，主要在衛(wèi)星細(xì)胞中表達(dá)。GsMTx4通過(guò)阻斷PIEZO1通道，能夠促進(jìn)肌生成分化，減輕肌纖維損傷。由AbMole提供的 Yoda1（AbMole，M9372）作為PIEZO1通道的激動(dòng)劑，在實(shí)驗(yàn)中用于對(duì)比GsMTx4的效果，以驗(yàn)證PIEZO1通道在肌生成分化和肌纖維損傷中的作用 [9]。
圖 2. GsMTx4-blocked PIEZO1 channel ameliorates muscular dystrophy in mdx mice
[9].
2. G lia. 2023 May;71(5):1233-1246.
清華大學(xué)藥學(xué)院、北京眼科研究所的實(shí)驗(yàn)人員探究了Piezo1在視神經(jīng)（Optic Nerve Head, ONH）星形膠質(zhì)細(xì)胞的細(xì)胞周期進(jìn)程中的作用。研究發(fā)現(xiàn)，Piezo1在ONH星形膠質(zhì)細(xì)胞中表達(dá)豐富，且對(duì)于細(xì)胞周期進(jìn)程至關(guān)重要。通過(guò)操縱Piezo1的敲低或過(guò)表達(dá)，研究人員發(fā)現(xiàn)Piezo1對(duì)于ONH星形膠質(zhì)細(xì)胞的增殖是必要的，但單獨(dú)的Piezo1并不足以促進(jìn)細(xì)胞增殖。Piezo1的缺失會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞周期在G0/G1期停滯，可能涉及YAP（Yes-Associated Protein）的核定位的減少和下調(diào)受YAP調(diào)節(jié)的細(xì)胞周期相關(guān)因子，包括Cyclin D1和c-Myc。此外，通過(guò)RNA測(cè)序后的GO富集分析表明，Piezo1的缺失影響涉及細(xì)胞分裂的生物活動(dòng)。AbMole的 Yoda1（AbMole，M9372）被作為Piezo1通道的特異性激動(dòng)劑，在實(shí)驗(yàn)中用于激活Piezo1通道，以研究其對(duì)ONH星形膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)鈣信號(hào)的影響。
圖 3. Piezo1activation by Yoda1 regulates intracellular calcium signaling in primary ONH astrocytes
[11].
AbMole是ChemBridge中國(guó)區(qū)官方指定合作伙伴。
參考文獻(xiàn)
[1] Jerome J. Lacroix, Wesley M. Botello-Smith, Yun Luo, Probing the gating mechanism of the mechanosensitive channel Piezo1 with the small molecule Yoda1, Nature Communications 9(1) (2018) 2029.
[2] HAIrong Tang, Ruoqing Zeng, Ende He, et al., Piezo-Type Mechanosensitive Ion Channel Component 1 (Piezo1): A Promising Therapeutic Target and Its Modulators, Journal of Medicinal Chemistry 65(9) (2022) 6441-6453.
[3] B. Coste, J. Mathur, M. Schmidt, et al., Piezo1 and Piezo2 are essential components of distinct mechanically activated cation channels, Science (New York, N.Y.) 330(6000) (2010) 55-60.
[4] S. Wang, R. Chennupati, H. Kaur, et al., Endothelial cation channel PIEZO1 controls blood pressure by mediating flow-induced ATP release, The Journal of clinical investigation 126(12) (2016) 4527-4536.
[5] V. I. Chubinskiy-Nadezhdin, V. Y. Vasileva, I. O. Vassilieva, et al., Agonist-induced Piezo1 activation suppresses migration of transformed fibroblasts, Biochemical and biophysical research communications 514(1) (2019) 173-179.
[6] J. Mao, R. Yang, P. Yuan, et al., Different stimuli induce endothelial dysfunction and promote atherosclerosis through the Piezo1/YAP signaling axis, Archives of biochemistry and biophysics 747 (2023) 109755.
[7] J. Yang, K. Yuan, T. Zhang, et al., Accelerated Bone Reconstruction by the Yoda1 Bilayer Membrane via Promotion of Osteointegration and Angiogenesis, Advanced healthcare materials 12(18) (2023) e2203105.
[8] A. Dolgorukova, J. E. Isaeva, E. Verbitskaya, et al., Differential effects of the Piezo1 agonist Yoda1 in the trigeminovascular system: An electrophysiological and intravital microscopy study in rats, Experimental neurology 339 (2021) 113634.
[9] W. Wang, M. Huang, X. Huang, et al., GsMTx4-blocked PIEZO1 channel promotes myogenic differentiation and alleviates myofiber damage in Duchenne muscular dystrophy, Skeletal muscle 15(1) (2025) 13.
[10] M. Velasco-Estevez, M. Mampay, H. Boutin, et al., Infection Augments Expression of Mechanosensing Piezo1 Channels in Amyloid Plaque-Reactive Astrocytes, Frontiers in aging neuroscience 10 (2018) 332.
[11] Y. Wan, H. Wang, X. Fan, et al., Mechanosensitive channel Piezo1 is an essential regulator in cell cycle progression of optic nerve head astrocytes, Glia 71(5) (2023) 1233-1246.
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