化學系

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國立臺灣師範大學化學系座落於公館校區理學院大樓。本系成立於民國五十一年,最初僅設大學部。之後於民國六十三年、七十八年陸續成立化學研究所碩士班和博士班。本系教育目標旨在培養化學專業人才與中等學校自然及化學專業師資,授課著重理論及應用性。本系所現有師資為專任教授25人,另外尚有與中央研究院合聘教授3位,在分析、有機、無機及物理化學四個學門的基礎上發展跨領域之教學研究合作計畫。此外,本系另有助教13位,職技員工1位,協助處理一般學生實驗及行政事務。學生方面,大學部現實際共322人,碩士班現實際就學研究生共174人,博士班現實際就學共55人。

本系一向秉持著教學與研究並重,近年來為配合許多研究計畫的需求,研究設備亦不斷的更新。本系所的研究計畫大部分來自國科會的經費補助。此外,本系提供研究生獎助學金,研究生可支領助教獎學金(TA)、研究獎學金(RA)和部分的個別教授所提供的博士班學生獎學金(fellowships)。成績優良的大學部學生也可以申請獎學金。

本校圖書館藏書豐富,除了本部圖書館外,分部理學院圖書館西文藏書現有13萬餘冊,西文期刊合訂本有911餘種期刊,將近約3萬冊。此外,西文現期期刊約450種,涵蓋化學、生化、生物科技、材料及其他科學類等領域。目前本系各研究室連接校園網路,將館藏查詢、圖書流通、期刊目錄轉載等功能,納入圖書館資訊系統中,並提供多種光碟資料庫之檢索及線上資料庫如Science Citation Index,Chemical Citation Index,Chemical Abstracts,Beilstein,MDL資料庫與STICNET全國科技資訊網路之查詢。

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    AGG 插入對於導致 X 染色體脆折症的 CGG 三核苷酸重複序列形成的髮夾型結構與結構動態學的影響
    (2020) 鄭凱駿; Cheng, Kai-Chun
    染色體脆折症是一種常見的遺傳神經性疾病,其發病原因與人體中 FMR1 中 CGG三核苷酸重複序列不正常擴張有關。在正常個體中,CGG 重複次數低於54次,並會穩定地傳給子代;發病的個體中,CGG 重複次數大於200次,造成 FMR1 基因啟動子甲基化區域過多,使腦部無法正常生成 FMRP (Fragile X Mental Retardation 1 fusion protein),進而影響智力上的發展。 正常人體中,每8到11個CGG序列存在著1個 AGG 的中斷,且約 65%個體中的 FMR1 5’UTR 的 CGG 重複序列中含有兩個AGG的中斷,但AGG 序列對於 CGG 重複序列的影響仍尚未釐清。因此我們利用單分子螢光共振能量轉移光譜,配合圓二色性光譜,對於 CGG 重複序列與插入 AGG 的 CGG 重複序列做一系列的結構與結構動態學的研究。研究結果顯示富含 CGG 的重複序列在生理相關鹽類濃度下,難以形成鳥嘌呤四聯體,CGG 重複序列的主要構型為接近對齊之露出1個核苷酸的突出的髮夾型結構,透過時間解析發現奇數重複次數的CGG 重複序列存在髮夾型結構的滑動現象,但以後的序列以露出1個核苷酸的突出髮夾型結構為主。當插入一組 AGG 後的序列以露出1個及3個核苷酸的突出髮夾型結構兩種構型為主,與 CGG 重複序列相同都有髮夾型結構的滑動,但平衡向露出3個核苷酸的突出髮夾型結構偏移。插入兩組 AGG 後依中間的 CGG 重複次數分成奇數間隔組與偶數間隔組,奇數間隔組以露出3個核苷酸的突出髮夾型結構為主,偶數間隔組則有露出1個及3個核苷酸的突出髮夾型兩種主要結構,但無論是奇數間隔組或是偶數間隔組皆沒有觀察到構型之間的轉換。 根據本實驗室先前提出的擴張理論,CGG 重複序列傾向形成對齊或接近對齊髮夾型結構,較易進行不正常的擴張而變成更長的序列,而髮夾結構的滑動重組可使序列在擴張後回到對齊或接近對齊髮夾型結構而繼續擴張形成循環。而本篇論文發現,插入一組 AGG 後序列構型由長突出髮夾型結構轉變成接近髮夾型結構的速率降低,減緩了序列的擴張,插入兩組 AGG 後序列的構型則是穩定不易產生滑動的,使序列在複製時更不會被擴張,因此我們認為 AGG 插入對於結構動態滑動至利於擴張的對齊髮夾型結構動態平衡影響,是抑制 CGG 重複序列擴張的可能原因。
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    鹽類濃度對神經退化性疾病相關的 CAG 與 CTG 重複序列之DNA髮夾結構動態轉換的影響
    (2020) 王鴻仁; Wang, Hong-Ren
    三核苷酸重複序列 (Trinucleotide repeats; TNR) 的不正常擴張會引發多種神經退化性遺傳疾病,其中有許多疾病是由 CAG/CTG 重複序列不正常擴張引起的,例如亨丁頓舞蹈症 (Huntington’s Disease)。由於 TNR 會形成髮夾結構且具有構型間滑動重組的特性,使 DNA 在複製、修復和重組過程中發生錯誤而造成序列擴張。本研究利用單分子螢光共振能量轉移光譜,以氯化鈉濃度為操縱變因,探討奇數重複次數 (CAG)n 與 (CTG)n 序列之動態結構轉換。在低氯化鈉濃度下,可觀察到 (CAG)n 序列傾向形成尾端單組 CAG 序列突出、由四個核苷酸組成環的懸垂髮夾結構,且可能因髮夾結構尾端不穩定而造成其部分打開,但並未觀察到兩端對齊、由三個核苷酸組成環的鈍端髮夾結構。而在較高氯化鈉濃度下,除了使 (CAG)n 序列髮夾結構局部打開之速率常數明顯下降,還出現類似於 (CTG)n 序列之懸垂與鈍端髮夾結構動態結構轉換。我們認為鈉離子可以中和 DNA 磷酸根的負電荷,使鹼基配對作用力更穩定,因此氯化鈉濃度越高,(CAG)n 序列髮夾結構越不容易打開。另外由於 A-A 錯誤配對較 T-T 錯誤配對不穩定,在低氯化鈉濃度下 CAG-CAG 配對無法支撐由三核苷酸組成且較不穩定的環狀結構,因此較不傾向形成鈍端結構,而隨著氯化鈉濃度越高,CAG-CAG 配對穩定性越高,使其有機會生成鈍端結構,因此可觀察到類似於 (CTG)n 序列的動態結構轉換,且在 (CTG)n 序列中亦觀察到當氯化鈉濃度增高,構型間的平衡偏向鈍端結構的現象。因此我們結論 TNR 髮夾結構的莖 (stem) 穩定性可由氯化鈉濃度調控,而影響其動態髮夾構型重組。
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    利用單分子技術研究與染色體易碎症相關的d(CGG)重複序列及其抑制疾病的變異序列之構型動態學
    (2018) 沈洋逸; Shen, Yang-I
    染色體易碎症為一種常見的遺傳性疾病,其發病原因可以歸咎於人體中FMR1中CGG/CCG三核苷酸重複序列的擴張。在正常人體中,CGG/CCG的重複次數落在5至44之間;然而,在病人中,重複次數則會擴大至200以上。若CGG三核苷酸重複序列在FMR1基因中過度的擴張,將會觸發一種不正常的甲基化,稱為過甲基化;當基因過甲基化後,會造成組蛋白去乙醯化。經由這一系列不正常的生物修飾後,就會使FMR1基因失效。相較之下,在正常人體中的CGG/CCG序列之間會差入AGG/CCT序列。插入的頻率大約為9至10個CGG會出現一個AGG序列。 然而CGG三核苷酸重複序列的構型以及AGG序列會對一般的CGG序列所照成影響仍是未知的。因此我們利用單分子螢光共振能量轉移光譜研究插入AGG以及未插入AGG之CGG序列的構型。我們的研究結果顯示,CGG序列不能在生理條件下折疊成鳥嘌呤四具體聚體。僅有在重複次數少於12的CGG序列能夠在有鳥嘌呤四具體聚體誘導劑的環境下,才能夠形成鳥嘌呤四具體聚體結構。在一般情況下,CGG序列則是會穩定地摺疊成對齊型的髮夾型構型。插入AGG的CGG的序列則會使這種使這種穩定的髮夾型結構改變,變化成另一種髮夾型結構。以先前研究所提出的重複序列的擴張理論為基礎,我們提出一個AGG三重複序列可能在DNA擴張中所扮演的角色。在具有AGG插入之序列含有傾向於形成帶有露出核苷酸之髮夾型結構,此一結構較不利於序列擴張,且在插入AGG後並未觀察到此結構活動至較利於被擴張的對齊型髮夾型結構。我們認為此一結構與結構動態學上的指標性與AGG插入抑制DNA擴張的原因。
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    以單分子螢光共振能量轉移研究造成肌萎縮性脊髓側索硬化症與額顳葉癡呆症的GGGGCC重複序列其結構間的動力學
    (2018) 丁建棋; Ting, Chien-Chi
    肌萎縮性脊髓側索硬化症 (Amyotrophic lateral sclerosis, ALS) 與額顳葉癡呆症 (frontotemporal dementia, FTD) 皆為嚴重的神經退化性疾病,並且兩者在基因序列中被發現有高度的相關性。於C9orf72基因中的內顯子中發現含有GGGGCC六核苷酸重複序列擴張是家族性遺傳ALS與FTD常見的病因。在正常人的基因中,能在內顯子中發現的重複次數約在25次以下,但卻能在ALS或FTD的患者中發現數十至數百個重複序列。GGGGCC序列可能以不同G-四聯體結構的方式摺疊成二級結構,這樣的結構多元性可能導致轉錄失敗的RNA產物,或是產生錯誤摺疊的二肽重複蛋白。此種G-四聯體的結構隨著重複序列次數的不同,可能產生不同的形式。d(GGGGCC)4可形成反平行的G-四聯體結構,然而其他重複次數亦可能產生平行的G-四聯體結構。在本實驗中,我們利用單分子螢光共振能量轉移 (smFRET) 研究d(GGGGCC)4構形的動態變化。因而發現d(GGGGCC)4 於鉀離子的環境中容易形成G-四聯體結構,但若在無鉀離子的情況下易形成類髮夾結構,而此兩結構間的相互轉換在我們的研究中極為鮮少。為了解兩結構間的活化能,我們建立一套恆溫系統以利觀測,最終求得的活化能其數值極高,能說明兩者在室溫下鮮見相互轉換的原因,有了這些熱力學及動力學的資訊,能幫助我們建立結構間轉換反應坐標的圖像。最後,我們也嘗試研究 (GGGGCC)n重複序列5次以上的結構,並發現在重複次數較多時,較容易以類髮夾結構的形式存在。
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    以單分子光譜研究B細胞淋巴癌致癌基因G-四股結構分子之結構動態學
    (2016) 吳佳諭; Wu, Jia-Yu
    人類B細胞淋巴癌基因(B-cell Lymphoma 2,BCL2)是一致癌基因,基因的過表達已被顯示出跟多數癌症息息相關,而在此基因啟動子區域所形成的G-四股結構已被研究顯示出可以抑制啟動子的活性,調節癌基因的轉錄,進而抑制癌蛋白的形成。先前,已有使用圓二色光譜及核磁共振光譜檢測出BCL2基因可以形成至少三種以上的G-四股結構構形。在此,我們使用全內反射式螢光顯微光譜結合單分子螢光共振能量轉移技術來探討BCL2序列在不同鹽類濃度條件下所形成的G-四股結構構形以及其含量變化。本實驗主要研究的目標為完整的BCL2序列(39個鹼基對)以及其縮短版序列(27個鹼基對)(Full length BCL2和BCL2MidG4),由實驗結果觀察到當低鉀離子濃度時,縮短版序列的G-四股結構構形有快速變動的現象,隨著鉀離子濃度提升,漸漸趨向於一穩定的構形。完整的BCL2序列觀察到其構形之間除了有快速變動的現象之外,還觀察到相對較慢的不同構型間的相互轉換,這些狀態之間的轉換不需要經過打開的構形,與文獻報導的人類端粒酶序列的G-四股結構構形之間的轉換不同,且觀察到有循序折疊的現象。而當溶液中鉀離子濃度提升,其構形也出現停留在某一特定狀態的現象。由於穩定G-四股結構的構形對於致癌基因的表達調節有相當的重要性,近年來已有相關研究發展可穩定G-四股結構的小分子藥物,然而這些小分子藥物對於G-四股結構可能有選擇性的結合,因此了解G-四股結構的多樣性以及其之間的轉換有助於藥物的發展及合成。