理學院

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學院概況

理學院設有數學系、物理學系、化學系、生命科學系、地球科學系、資訊工程學系6個系(均含學士、碩士及博士課程),及科學教育研究所、環境教育研究所、光電科技研究所及海洋環境科技就所4個獨立研究所,另設有生物多樣性國際研究生博士學位學程。全學院專任教師約180人,陣容十分堅強,無論師資、學術長現、社會貢獻與影響力均居全國之首。

特色

理學院位在國立臺灣師範大學分部校區內,座落於臺北市公館,佔地約10公頃,是個小而美的校園,內含國際會議廳、圖書館、實驗室、天文臺等完善設施。

理學院創院已逾六十年,在此堅固基礎上,理學院不僅在基礎科學上有豐碩的表現,更在臺灣許多研究中獨占鰲頭,曾孕育出五位中研院院士。近年來,更致力於跨領域研究,並在應用科技上加強與業界合作,院內教師每年均取得多項專利,所開發之商品廣泛應用於醫、藥、化妝品、食品加工業、農業、環保、資訊、教育產業及日常生活中。

在科學教育研究上,臺灣師大理學院之排名更高居世界第一,此外更有獨步全臺的科學教育中心,該中心就中學科學課程、科學教與學等方面從事研究與推廣服務;是全國人力最充足,設備最完善,具有良好服務品質的中心。

在理學院紮實、多元的研究基礎下,學生可依其性向、興趣做出寬廣之選擇,無論對其未來進入學術研究領域、教育界或工業界工作,均是絕佳選擇。

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    應用單分子技術於SARS冠狀病毒核殼鞘蛋白-DNA交互作用之研究
    (2011) 許又仁; You-Ren Hsu
    SARS-CoV核殼鞘蛋白(nucleocapsid protein)與其病毒RNA結合形成核殼體(ribonucleocapsid)是包裹形成病毒顆粒必要的過程。近來SARS-CoV核殼鞘蛋白的研究顯示其蛋白質的結構靠近N端與C端個別有一個具有結構的區塊(NTD與CTD),且兩者皆能與RNA與DNA結合。在這個過程涵蓋了複雜的蛋白質-核酸交互作用,以及蛋白質之間彼此的交互作用。在傳統的生物化學技術如Electrophoretic Mobility Shift Assay (EMSA)應用於研究蛋白質-核酸交互作用有其技術性的限制,難以直接性的區別CTD與NTD與核酸結合過程中所扮演的腳色的差異。 這篇論文的目標是應用單分子技術構建一個可直接觀察SARS-CoV CTD與NTD個別與單一核酸分子產生交互作用過程的實驗系統。我們透過螢光染劑YOYO-1和DNA結合並接著在經聚乙二醇(PEG)改質的玻璃上,並透過Alexa594和蛋白質結合,構築螢光影像。使得實驗過程可透過兩種螢光的受激發後放光的波長不同,在不同的濾鏡頻道下分別觀察DNA與蛋白質產生交互作用時的影像。 實驗的結果意外的發現SARS-CoV CTD在低濃度的環境下,SARS-CoV CTD會產生聚合(Aggregation)的現象,使得少量SARS-CoV CTD以Oligomer形式存在;而SARS-CoV NTD在相同的濃度條件卻並不產生聚合的現象。而在蛋白質與核酸交互作用的實驗當中,我們觀測到SARS-CoV CTD與DNA之間的親和力(affinity)大於SARS-CoV NTD與DNA之間的親和力與相關文獻的EMSA結果一致。透過此實驗系統的建構,可進一步應用於了解核殼鞘蛋白(NP)-RNA交互作用與SARS-CoV RNA的包裹機制。
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    設計合成及活性評估用以探測 OMP Decarboxylase 反應機制之 Uridine 衍生物
    (2008) 何智豊; Jhih-Li, He
    摘要 Orotidine 5'-monophosphate decarboxylase (ODCase) 催化的orotidine 5'-monophosphate (OMP) 去羧基反應是生物體內合成pyrimidine類核酸化合物重要步驟。針對ODCase酵素及其受質的研究已發現,應用在抗病毒、抗瘧疾及抗癌等疾病上相當有發展的潛力。為了解ODCase催化機制,利用可能成為ODCase受質或抑制劑的化合物與該酵素反應後,觀察結果推測;因此,考慮在uridine鹼基上C6位置作官能基修飾及置換的可能性,設計並準備合成一系列的OMP類似物,其中包含有C-nucleoside及N-nucleoside的類似物。 OMP C-nucleoside的類似物包括有pseudouridine及其衍生物。利用文獻中的合成方法,可由5-bromouracil製備醣具保護的pseudouridine。我們亦嘗試利用合成pseudouridine的方法來製備6-methylpseudouridine,但因進行C-ribosylation時反應的位置是在鹼基環外C6的甲基上,而非預期中的環上C5位置,結果並沒有成功。 設計合成OMP類似物的N-nucleoside方面包含,在鹼基C6位置上的tetrazoles, amide oximes, imidates 及親核性取代基的置換;反應起始物6-cyanouridine的衍生物由文獻合成方法製備而成;6-(tetrazol-5-yl)uridine,從uridine開始製備,經形成6-cyanouridine後與sodium azide進行環化加成反應,經六個合成步驟後可以得到,總產率約29 %。Amide oxime官能基衍生物方面,經由6-cyanouridine的中間產物進行合成,但因醣上保護基移除時所產生的不穩定性,而無法得到。以親核性取代基對6-cyanouridine衍生物上cyano官能基直接進行取代反應也無法順利得到產物。在本篇論文中,我們已成功合成出6-(tetrazol-5-yl)uridine;此化合物是OMP的bioisostere,可用來作為探測ODCase反應機制的受質或抑制劑。
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    設計與合成 1-Deazauridine 的衍生物作為研究 OMP Decarboxylase 機制的探針
    (2008) 任政宏; JEN, CHENG-HUNG
    本論文第一部分主要是根據 6-cyanouridine 5’-monophosphate (6-CN-UMP) 在 orotidine 5’-monophosphate decarboxylase (ODCase) 催化下轉換成 barbiturate nucleoside 5’- monophosphate (BMP) 的反應,設計以 6-cyano-1,3-dimethyluracil 作為模型反應的起始物,希望藉由其與各種親核試劑反應結果,推測出 ODCase 催化 6-CN-UMP 轉換成 BMP 的可能機制。當 6-cyano-1,3-dimethyluracil 與多種親核試劑反應時,例如 NaOMe, n-BuNH2 等,實驗結果發現會得到六位取代的產物,所以推測 ODCase 催化 6-CN-UMP 轉換成 BMP 的反應也是經由直接取代而產生。 第二部份則是酵素受質及產物類似物的合成,希望建立系統化的方法合成出 1-deazauridine 的 C-nucleoside 衍生物。我們以 3,5 -dibromo-2,6-dimethoxypyridine 作為起始物,在 n-BuLi 作用下與 ribonolactone 衍生物進行加成反應得到 hemiacetal 衍生物,再利用 Et3SiH 和 BF3 . Et2O 將其去羥基還原得到 ribonucleoside 衍生物, α/β 比例為 1.25/1 , β isomer 以管柱層析分離純化出。將 β form 產物醣上的保護基移除後得到產物 1-(5-bromo-2,6-dimethoxypyridine- 3-yl)-β-D-ribofuranose。後續的去甲基保護,由於產物的不穩定以及純化的困難,未能得到預期的產物。未來希望可以利用合成1-deazauridine 相同的方法合成出更多 1-deazauridine 衍生物。
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    腺嘌呤核、胞嘧啶核及石膽酸衍生物的合成及生物活性評估
    (2005) 李榮展
    醣類於身體中不僅參與了細胞認知,訊息的傳遞,也和能量供應及組成細胞結構有關,而唾液酸(sialic acids)更是在許多生理機制上扮演重要角色。唾液酸轉移負責催化唾液酸和醣受體形成鍵結,而許多研究指出,唾液酸轉移的表現量和許多癌症有關,例如:乳癌,子宮頸癌,及腦癌,在病人的腫瘤細胞中,發現唾液酸轉移的活性顯著增加。所以我們實驗室嘗試合成唾液酸轉移的抑制劑,分別為以腺嘌呤核,胞嘧啶核及石膽酸做修飾的衍生物,並測試其對α(2→3)唾液酸轉移的生物活性,我們可以將結果分成三部分來討論。在第一部份成功的改良部分反應條件,經由11步的合成步驟,得到5´-去氧胞嘧啶核酸,總產率約為0.5 %,所合成出的5´-去氧胞嘧啶核酸於抑制效果上大不如天然物CMP,發現5´位置的氧原子可能擔任與酵素間產生氫鍵的角色,因此缺少氧原子極可能破壞了Ligand-enzyme間的結合力而降低抑制能力。第二部份以Ctyidine(胞嘧啶核)和Adenosine(腺嘌呤核)做修飾的衍生物的抑制效果在mM範圍左右,對於α(2→3)唾液酸轉移,發現核酸上的鹼基對(base)結構的變化似乎不是主要原因。第三部份,我們有效利用了K. Barry Sharpless所改良的方法來催化末端炔及azide反應,成功合成出六個具有活性的石膽酸(Lithocholic acid)衍生物, 以石膽酸為骨架所衍生具有triazole基團者,是目前所合成出來效果最好的抑制劑(IC50約為5~20 μM)而且尾端的羧基團是必須的,但含側鏈芳香基和末端羥基團則阻礙了抑制能力。