理學院

Permanent URI for this communityhttp://rportal.lib.ntnu.edu.tw/handle/20.500.12235/3

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。

Browse

Search Results

Now showing 1 - 4 of 4
  • Item
    新穎抗癌藥物及其所影響之蛋白對於肺癌治療的效性探討
    (2010) 譚一泓; Yi-Hung Carol Tan
    目的:標靶治療是目前癌症治療的主要研究方向,大多數的肺癌患者對於化學療法或是放射線療法都有強烈的抗藥性,因此新穎的抗癌藥物以及新的治療目標是極需被開發研究的。在此論文的第一部分研究目的,希望鑑定新穎的小分子化合物OSU03013,是否可以作為肺癌新穎抗癌藥物。OSU03013其為舊藥celecoxib的衍生物,屬於cyclooxygenase (COX)-2的抑制劑。在攝護腺癌研究中證實OSU03013透過3-phosphoinositide- dependent kinase 1 (PDK1)/AKT訊息傳導路徑抑制腫瘤生長,此外,OSU03013也使用在乳癌的研究中。因此我們也希望能定義出OSU03013在肺癌中的目標蛋白及影響的生物路徑。此論文的第二部份是探討新穎c-Met抑制劑PHA665752對肺癌細胞生長及轉移的抑制作用,以及新穎治療目標基因Cbl (Casitas B-lineage lymphoma) 於肺癌病人檢體之突變情形。c-Cbl基因位於人類染色體11q23.3的位置,c-CBL蛋白目前已被發現主要參與細胞訊息傳導路徑以及酪氨酸激酶接受器(如:c-Met 和EGFR)的負調控角色,因此,本研究推測c-Cbl的突變或許是造成c-Met和EGFR過度表現的原因之一。此外,結合PHA665752 以及c-CBL 正常蛋白的共同抑制作用,或許可以成為新穎治療肺癌的策略。 實驗方法與設計:論文的第一部分,為了探討OSU03013是否有潛力成為新穎抗癌藥物,本研究利用肺癌細胞之毒殺作用及其細胞學鑑定,之後利用二維電泳、質譜分析等蛋白質體學的方法找尋藥物的目標及影響蛋白,並分析這些蛋白/訊息傳遞路徑與細胞生長調控的關係。論文的第二部分,利用肺癌細胞之毒殺作用來探討PHA665752的抑制效果,並利用基因定序及生物功能探討的方式,在總共一百一十九位來自台灣、美國白種人及黑人肺癌病人腫瘤組織中來研究c-Cbl的基因突變圖譜,並且在非小細胞肺癌細胞株中探討c-Cbl基因突變後影響細胞生長的狀況。此外,並利用c-Met抑制劑PHA665752及c-Cbl 正常基因轉染的共同處理,在細胞及動物實驗中來探討c-Met抑制劑及c-CBL正常蛋白對癌細胞的抑制作用。 結果:第一部分的結果指出OSU03013具有高度細胞選擇性毒殺作用,而此藥物對於肺正常細胞在相同濃度處理並沒有毒殺作用,所以是一個治療肺癌的潛力藥物。在細胞學鑑定實驗中,我們發現OSU03013的細胞致死劑量在48小時的測試下約1~4 M,會造成細胞週期停滯在間期一 (Gap 1, G1 arrest) 的現象;OSU03013在肺癌細胞同時也藉由內質網壓力效應去引發細胞凋亡 (apoptosis)。在蛋白質體學的實驗中,我們發現此藥物在肺癌細胞之目標蛋白包含了cAMP-dependent protein kinase inhibitor β form (PKIB, 激酶抑制蛋白)、數種G proteins (G蛋白)、數種Heat-shock proteins (熱休克蛋白)、Antioxidant enzymes (抗氧化蛋白)、及其他調控細胞生長、代謝的蛋白;這些蛋白有許多皆以Western blot (西方點墨法) 確認。經由分子模擬的實驗顯示,OSU03013會與ATP競爭然後與cAMP-dependent protein kinase (PKA)結合,並且抑制PKA的訊息傳導路徑,推測因此抑制了肺癌細胞生長。第二部份的結果指出,c-Met普遍過度表現於肺癌細胞中,而PHA665752對癌細胞具有毒殺作用、降低c-Met的表現,並且會引發早期細胞凋亡的機制。此外,一百一十九個肺癌病人樣本中,有一個已知的基因多型性變異 (signal nucleotide polymorphism) L620F以及八個位於表現子(exon)的c-Cbl突變型,其突變機率為百分之六點七。在三十七個台灣肺癌病人樣本中,有百分之二十一點六失去異合性(Loss of heterozygosity)的情形發生;另一方面,S80N/H94Y、Q249E、W802stop突變分別專一性發現於美國白種人、台灣人、非裔美人。在A549細胞中轉染此三種突變型c-CBL蛋白會導致細胞生長率以及移動能力的增加。最後,無論是在細胞或動物實驗中,將PHA665752以及c-CBL正常蛋白單獨或共同處理癌細胞有抑制其生長的現象,亦有抑制細胞轉移的情形。 結論:本研究為首篇在肺癌細胞中偵測OSU03013藥物之抑制癌細胞潛力,並由分子及蛋白質體學的研究結果發現此藥物會經由抑制PKA訊息傳導路徑來抑制癌細胞生長,並導致GSK3的去磷酸化,進而使在肺癌細胞中通常過度表現的-catenin被分解。此外,基於c-CBL可以負調控酪氨酸激酶接受器的表現,加上PHA665752亦可抑制c-Met在細胞中的過度表現,或許將來可以發展c-Cbl之基因治療,並且配合PHA665752的共同治療成為新的癌症治療方向。
  • Item
    利用酵素工程技術提升海藻糖合成酶的酵素轉化效率
    (2012) 曾信豪; Hsin -Hao Tseng
    海藻糖 (trehalose) 存在於許多生物體當中,除了作為能量的儲存形式之外,在脫水等逆境時穩定蛋白質和生物膜的結構,保護細胞免於環境壓力。在食品、化妝、醫藥業上都有廣泛的應用。海藻糖合成酶 (trehalose synthase,TS) 為可逆催化麥芽糖分子內鍵結轉化成海藻糖的酵素,屬於一種麥芽糖異構酶,同時,TS 亦有水解麥芽糖產生葡萄糖的副反應,為海藻糖的生合成路徑之一。本研究在提升 TS 的轉化效率,並以Deinococcus radiodurans trehalose synthase (DrTS) 為研究對象,利用已知結構之 SI (sucrose isomerase) 為模板模擬出 DrTS 立體三級結構。結構顯示,DrTS 的整體結構與一般的 α-amylase 的結構相似,在中央擁有一個催化的區域,由 (β/α)8 的桶狀結構所組成,以及一個富有 loop 的子區域和兩個反向平行的 β-sheet 區域。藉由將麥芽糖偶合來模擬 DrTS 與受質結合的立體結構,發現距離麥芽糖 5 Å 的周圍有 21 個胺基酸會與受質結合。從 DrTS與 SI 的胺基酸序列與立體結構的比對,發現這 21 個胺基酸當中有 9 個是不相同的,推測這 9 個胺基酸可能造成 DrTS 與 SI 功能上有差異的原因,再與其他 TS 的胺基酸比對後,發現這 9 個不同的胺基酸中,有 3 個胺基酸不同於其他 TS,分別為 Thr154、Phe174 和 Gln254。推測這 3 個胺基酸位置可能是決定不同的 TS 具有不同生化性質或轉化率的原因,本研究利用定點飽和突變與高效率純化暨活性篩選系統針此 3 個胺基酸進行突變,篩選出高海藻糖轉化率突變種,其中在 Thr154 突變庫當中,挑選出兩株活性大於野生型三倍者,經 DNA 定序顯示其 Thr154皆被取代為 Phe。此外,Asn317 被預測可能與參與水解反應的水分子結合,而在 316 位置 DrTS 具有一種與其他 SI 明顯不保守的胺基酸 Arg,推測可能也會影響與水分子的結合,以及 Asn253 被預測可能藉由阻礙活性中心的開口處保護中間產物,避免水分子進入催化中心造成水解。為了減少水解的副反應,因此將親水性的 Asn317 藉由定位突變取代成疏水性的 Phe、Leu 或 Ala,並將帶正電的 Arg316 藉由定位突變取代成不帶電性的 Gly,結果顯示 Asn317 突變成 Phe、Leu 或 Ala 以及 Arg316 突變成 Gly 雖然會使水解副反應減少,然而卻會造成酵素活性降低。將 Asn253 藉由定位突變取代成芳香族的 Phe,結果顯示 Asn253 突變成Phe 會使水解副反應與酵素活性完全喪失。此外利用另兩種策略來改善 DrTS 轉化率。一種是偶合葡萄糖異構酶 (Glucose isomerase,GI),將 TS 反應副產物葡萄糖轉化成果糖,來減少副產物的抑制效果,結果顯示偶合 GI 能提升 DrTS 在高溫的海藻糖轉化率約 4%。另一種方法是抑制 TS 的逆反應,藉由加入 α-葡萄糖苷酶抑制劑 (validoxylamine A、validamycin A、kanamycin A、acarbose 或 azactidine) 或是海藻糖的類似物 (lactose、lactulose 或 isomaltulose)。結果 kanamycin A 抑制逆反應比抑制正反應多 5% ,validoxylamine A、validamycin A 或 acarbose 對正逆反應的抑制程度相近,然而 azactidine、lactose、lactulose或 isomaltulose 對 DrTS 的正逆反應沒有影響。以上結果可以提供從事 TS 之蛋白質工程的參考。
  • Item
    人類遺傳疾病 第一部份:第二型黏多醣儲積症IDS基因的分子遺傳研究第二部份:家族性高膽固醇血症LDL受體基因突變的記述 
    (2005) 張瑞宏; Chang, Jui-Hung
    第一部份:第二型黏多醣儲積症IDS基因的分子遺傳研究 摘 要 第二黏多醣儲積症(又稱Hunter syndrome)為X染色體隱性遺傳性疾病,其起因為缺乏分解heparan sulphate及dermatan sulphate的溶小體水解酵素iduronate-2-sulfatase (IDS)。全世界有接近三百種和MPS II相關的突變被報導。本研究利用單股核酸構形多型性及DNA定序等技術,對臺灣地區10位來自不同家庭且無血緣關係的MPS II患者進行分子致因研究,結果發現5種新穎的和5種已報導過的突變。合計先前臺灣14位MPS II患者的IDS基因變異分析所發現的10種突變,於24位的臺灣MPS II患者共發現20種突變,顯示IDS基因突變的高度異質性變化。R468Q和R468W突變分別發現於3位無血緣關係的患者,其發生率共佔25.0%。利用IDS基因鄰近的DXS1123、DXS1113二核重複多型性標記,建構突變基因的單套型,結果發現無血緣關係的R468Q突變為不同的起源,但無血緣關係的R468W突變則可能具相同的起源。患者1150的R468Q突變及患者710的I485R突變發生於精蟲形成的減數分裂。白血球酵素活性檢測顯示,正常人族群及女性MPS II突變基因攜帶者的IDS酵素活性範圍分別為19.2 ~ 70.6、8.4 ~ 26.6 nmol/h/mg cell protein,分佈範圍雖然有顯著差異,且女性攜帶者的平均酵素活性值亦低於正常人平均值的一半,但因為兩樣品群活性範圍的小部分重疊,故單獨檢測白血球酵素活性的數值,並不能用來判斷是否為突變基因攜帶者。此外本研究亦對所發現的17種胺基酸置換、缺失及終止密碼突變做進一步記述。突變的IDS cDNA轉移入COS-7細胞後,各突變的cDNA所表現的IDS活性,僅為野生型cDNA的0% ~ 3.9%,顯示突變的有害;但僅231del6突變造成mRNA的不穩定性(降低57%)。西方吸漬分析及共軛焦顯微鏡分析顯示,所檢測的11種單一胺基酸置換突變,僅K347E突變酵素成熟蛋白的大小及生成量與野生型酵素相似,其餘10種點突變前軀蛋白表面上正常,但成熟蛋白量降低或不具,顯示突變蛋白的正常成熟但無法正常運送至溶小體。所檢測的6個缺失、終止密碼突變中,1055del12和E521X的成熟不正常,共軛焦顯微鏡分析顯示截短的W267X和1184delG滯留在早期的vacuolar隔間。231del6和1421delAG則未看到表現的IDS蛋白,顯示突變IDS蛋白的不穩定性及被分解。在增進IDS重組蛋白在酵素替換治療應用的研究上,PEIa銜接的IDS較易被COS-7細胞分泌出去,被細胞內噬後亦生成有活性的酵素,但銜接的PEIa並沒有預期的 結合LRP的功能。黏多醣儲積症的分子遺傳學研究,可清楚的確認患者的分子致因並提供出生前及家族檢測。進一步的突變記述來釐清突變對IDS酵素活性及成熟的影響,可將此疾病的症狀和基因型相關聯,提供臨床上預後及治療方法的評估。 第二部份:家族性高膽固醇血症LDL受體基因突變的記述 摘要 家族性高膽固醇血症(familial hypercholesterolemia,簡稱FH)為一體染色體顯性遺傳疾病,患者因低密度脂蛋白(LDL)受體基因突變而導致血漿中LDL膽固醇值過高,易發展出早發性的冠狀心臟病。至今有超過840種分散在LDL受體基因上的缺失、插入、點突變、裁接突變被報導。先前本實驗室檢測了170位膽固醇濃度大於240 mg/dl的高脂血症患者LDL受體基因,於患者中發現10種可能和疾病相關的變異,包括兩種缺失變異(Del e3-5 和Del e6-8)及八種點變異(W-18X、D69N、R94H、E207K、C308Y、I402T、A410T、A696G)。本研究延續上述發現,對檢測到的變異作進一步的記敘。結果發現A696G cDNA質體轉移細胞LDL受體的表現量和活性與野生型受體相近。含D69N突變的cDNA質體表現時出現異常的中間型蛋白。含R94H、E207K、C308Y、I402T及A410T突變的LDL受體活性為野生型的20 ~ 64%。相對的,Del e3-5及Del e6-8突變的LDL受體活性僅為野生型的0 ~ 13%。D69N、R94H、E207K、C308Y及I402T等突變受體大部分停留在內質網,A410T及Del e6-8突變受體則停留在endosome/lysosome。此LDL受體的分生研究能清楚的確定病人的高血脂原因,可應用於出生前、家族分析及提供臨床上治療的評估。
  • Item
    Novel Mutations in c-Cb1 Ubiquitin Ligase Gene in Taiwanese Lung Cancer
    (國立臺灣師範大學生命科學學系, 2009-06-??) 譚一泓; Salgia, Ravi; 謝秀梅; 王憶卿