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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Item 利用ΔK280 TauRD折疊報導細胞篩選TRKB促效劑作為阿茲海默症治療策略(2022) 翁鉦逵; Weng, Zheng-Kui阿茲海默症(AD)為一種常見的與年齡相關的神經退化性失智症。其病理特徴包含在大腦中存在澱粉樣蛋白-β (Aβ)斑塊和神經纖維纏結(NFTs)的慢性累積。NFTs是由成對螺旋絲(PHF)在神經元內累積而成,而PHF主要是異常過度磷酸化Tau蛋白組成,會誘導一系列毒性事件,最終導致神經元變性和損傷。腦原性神經營養因子(BDNF)為一種神經營養因子。BDNF與其特異性受體原肌球蛋白相關激酶B (TRKB)結合後,導致TRKB二聚化和活化,隨後活化下游訊號,影響cAMP反應元件結合蛋白1 (CREB)在內的蛋白,來促進神經元存活和增加神經可塑性。證據顯示,在AD患者的大腦中BDNF和TRKB的表達量降低,因此增強TRKB訊號被認為是有希望的治療策略。本研究使用表達ΔK280 TauRD-DsRed促Tau錯誤折疊聚集的人類神經母細胞瘤SH-SY5Y細胞,評估8種化合物抑制Tau錯誤折疊的情形。檢測的化合物中,香豆素衍生物ZN-015和喹啉衍生物VB-030和VB-037可減少細胞內ΔK280 TauRD聚集,並促進神經突生長。通過抑制細菌衍生的ΔK280 TauRD-His在生化分析中的聚集,ZN-015、VB-030和VB-037顯示出化學伴侶活性。此三者雖皆不具DPPH自由基捕捉能力,但ZN-015具氧自由基吸收能力。另外,ZN015、VB-030和VB-037抑制了凋亡蛋白酶-1 (Caspase 1)及/或乙醯膽鹼酯酶(AChE)活性。進一步的TRKB訊息傳遞路徑分析顯示,處理ZN-015、VB-030、VB-037後,細胞內p-TRKB (Y516)、p-TRKB (Y817)、p-AKT (S473)、p-ERK (T202/Y204)、p-RSK (S380)、p-CaMKII (T286)、p-CREB (S133)、BDNF、BCL2蛋白表現顯著增加,並伴隨著凋亡調節蛋白BAX的顯著降低。以TRKB的干擾性核糖核酸(RNAi)靜默TRKB基因表現後,可抑制ZN-015、VB-030、VB-037的促進神經突生長。色氨酸螢光猝滅分析(Tryptophan fluorescence quenching assay)顯示,ZN-015、VB-030、VB-037與畢赤酵母表達的TRKB胞外結構域(TRKB-ECD)直接相互作用,支持其透過TRKB訊號發揮作用。這些化合物作為TRKB促效劑的研究,能為AD提供新的治療策略。Item 中藥複方製劑芍藥甘草湯和Coumarin-chalcone衍生物在Tau蛋白易聚集表現之阿茲海默氏症細胞模式中之療效(2022) 林德嫻; Lin, Te-Hsien阿茲海默氏症(Alzheimer’s disease, AD)為一種進行性且不可逆的神經退化性疾病,受損的記憶和認知能力會逐漸失常最終造成身體功能的完全喪失。AD病人腦中最主要的特徵為不正常的Amyoild β與Tau蛋白聚集形成的老化斑塊(Senile plaque)和神經纖維纏結(Neurofibrillary tangles)。神經纖維纏結主要組成是高度磷酸化的Tau蛋白,而Tau蛋白的病變不僅在AD病人,也在許多Tauopathy中見到。在大腦中由於錯誤折疊形成的蛋白堆積,引發許多病理事件,例如氧化壓力、神經發炎,或是與神經細胞功能相關的訊息傳遞障礙,降低神經細胞存活。本篇研究主要是利用人類胚胎腎細胞HEK-293和神經纖維瘤母細胞SH-SY5Y,表現易聚集特性的ΔK280 TauRD片段蛋白,作為評估中藥製劑芍藥甘草湯(SG-Tang)以及Coumarin-chalcone衍生物LM-021、LM-031和LMDS-1~4化合物,抑制蛋白聚集、抗氧化和神經保護性的情形。芍藥甘草湯製劑,由甘草與白芍以等比例製成,除了可有效降低以LPS/IFN-γ刺激後活化的BV-2微膠細胞所釋出的NO、TNF-α、IL-1β及IL-6等前驅發炎細胞因子外,並可抑制由於誘導表現ΔK280 TauRD蛋白而上升的BAD、BID、CASP3、CASP8和CYCS表現,來達到Tau蛋白聚集抑制和神經保護性。其中LM-021除了本身有化學伴護活性可直接抑制ΔK280 TauRD的聚集外,還可透過PKA、CaMKII、ERK等路徑活化CREB和下游的BDNF、BCL2表現,來展現其神經保護之功能。接著在ΔK280 TauRD-DsRed SH-SY5Y細胞中,觀察到LM-031可提升HSPB1伴護蛋白表現以降低Tau蛋白的錯誤折疊,以及藉由活化NRF2/NQO1/GCLC和CREB調控之BDNF/AKT/ERK/BCL2路徑,來達到抑制細胞凋亡和促進細胞存活之效果。最後,因LM-031可提升CREB依存的BDNF表現,利用虛擬篩選找出LM-031類似化合物LMDS-1~4,並進一步以TRKB與ligand作用的d5-domain (PDB 1hcf),以分子模擬計算LM-031類似化合物與此蛋白片段的結合構形。細胞實驗結果顯示,LMDS-1和LMDS-2可經由TRKB/ERK和TRKB/PI3K/AKT訊息路徑,增加CREB磷酸化及其下游BDNF、BCL2基因表現。總結來說,本研究結果顯示芍藥甘草湯的抗氧化和抗發炎活性,可抑制神經細胞凋亡,在Tau蛋白聚集的細胞中展現其神經保護的能力,而Coumarin-chalcone衍生物LM-031、LM-021、LMDS-1、LMDS-2,具有活化HSPB1、NRF2及/或TRKB的作用,來降低Tau蛋白的錯誤摺疊、抑制細胞凋亡和促進神經細胞存活。以上這些研究結果顯示了芍藥甘草湯和Coumarin-chalcone衍生物,應用在AD治療上的潛能。Item 利用Aβ折疊報導細胞篩選黃酮及香豆素衍生物作為促效劑標的BDNF受體TRKB的阿茲海默症治療策略(2021) 黃鏡嘉; Huang, Ching-Chia阿茲海默症(AD)是與記憶缺陷和認知功能下降相關的進行性神經退行性疾病。病理學上AD的特徵是大腦中存在澱粉樣蛋白β (Aβ)聚集體(澱粉樣斑塊)和由高磷酸化的Tau蛋白形成的神經原纖維纏結(NFT)。腦源性神經營養因子(BDNF)是神經營養蛋白家族的成員,以高親和力與原肌球蛋白相關的受體激酶B (TRKB)結合,活化下游信號傳導,來促進神經元的存活、分化和神經可塑性。已經發現AD患者的腦中BDNF和TRKB表達水平降低,並且BDNF降低和TRKB受損導致AD中的神經變性。AD小鼠模型的海馬迴中施用TRKB特異性促效劑7,8-二羥基黃酮(7,8-DHF),可改善了空間記憶並降低樹突損傷,表明TRKB信號傳導增強,為有希望的AD治療策略。本研究使用表達Aβ-GFP的人類神經母細胞瘤SH-SY5Y細胞,對15種黃酮和香豆素衍生物,進行Aβ聚集抑制性及神經保護性的評估。在測試的化合物中,ZN006、ZN013、ZN014、ZN015可抑制Aβ蛋白聚集、降低活性氧化物(ROS)、及抑制乙醯膽鹼脂酶(Acetylcholinesterase)活性,其中ZN014、ZN015並能抑制凋亡蛋白酶-1 (Caspase-1)活性及促進神經突生長(Neurite outgrowth)。在TRKB訊息傳遞路徑上,ZN014、ZN015可透過TRKB受體的Y516、Y817磷酸化,及下游ERK激酶T202/Y204磷酸化、AKT激酶S473磷酸化的活化,進一步促進轉錄因子CREB的S133磷酸化,來增強神經營養因子BDNF及抗凋亡蛋白BCL2的表現。RNA干擾(RNAi)靜默TRKB基因表現的實驗,驗證了這兩種化合物經由TRKB訊息傳遞的神經保護性。總言之,研究結果顯示ZN014和ZN015可抑制氧化壓力及乙醯膽鹼脂酶活性,並增強BDNF-TRKB訊息,來降低Aβ毒性,有潛能應用在AD的治療上。Item 以促進BDNF-TRKB訊息傳遞路徑作為阿茲海默氏症治療策略的ΔK280 TauRD-DsRed SH-SY5Y細胞模式分析(2020) 蔣妮霓; Chiang, Ni-Ni阿茲海默氏症(Alzheimer’s disease, AD)是一種漸進性神經退行性疾病,最常見的臨床症狀是記憶力衰退及認知功能下降。阿茲海默氏症的病理學特徵為大腦中含有Amyloid β (Aβ)聚集形成的類澱粉斑塊,以及過度磷酸化的Tau蛋白形成的神經纖維糾結(Neurofibrillary tangle, NFT)。神經營養因子腦源性神經滋養因子(Brain-derived neurotrophic factor, BDNF)結合在受體型酪胺酸激酶B (Tropomyosin-related kinase B, TRKB)上時,會活化下游訊息傳遞路徑,最終磷酸化環磷腺苷效應元件結合蛋白1 (cAMP responsive element binding protein 1, CREB),來促進神經元存活和神經可塑性。臨床研究發現阿茲海默氏症病人的海馬迴及皮層中,BDNF蛋白或mRNA的表現量降低。小分子TRKB促效劑7,8-DHF (7,8-二羥基黃酮)可改善AD小鼠認知功能且抑制海馬迴突觸喪失,顯示促進TRKB訊息傳遞,為阿茲海默氏症有潛能的治療策略。本研究使用誘導表現ΔK280 TauRD-DsRed的人類SH-SY5Y細胞,檢測7,8-DHF及Wogonin (黃芩素)、DHFS-1 (即Quercetin槲皮素)、DHFS-2、Kaempferol (山奈酚)、Apigenin (芹菜素)等類似物的神經保護作用。在測試的黃酮類化合物中,7,8-DHF、DHFS-1、Apigenin可增加表現ΔK280 TauRD-DsRed細胞中,DsRed的螢光通量。處理7,8-DHF、DHFS-1、Apigenin可以使細胞內熱休克蛋白HSPB1表現增加,並增加ΔK280 TauRD-DsRed融合蛋白的可溶性,但不影響融合基因的mRNA表現量。另外, 7,8-DHF、DHFS-1、Apigenin的處理,可顯著降低內活性氧化物的生成及凋亡蛋白酶1活性,並增加NRF2轉錄因子的表現及促進神經突生長,但僅Apigenin可降低乙醯膽鹼酯酶活性。進一步的TRKB訊息傳遞路徑分析顯示,處理7,8-DHF、DHFS-1、Apigenin後,ΔK280 TauRD-DsRed細胞內p-TRKB (Y817)、p-ERK (T202/Y204)、p-CREB (S133)、BCL2蛋白表現顯著增加,並伴隨著凋亡調節蛋白BAX的顯著降低。以TRKB的RNA干擾(RNAi)作用靜默TRKB基因表現後,可抑制7,8-DHF、DHFS-1、Apigenin的促進神經突生長。本7,8-DHF及其類似物做為TRKB促效劑的研究,可提供阿茲海默氏症新的治療策略。