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 建立以單分子螢光顯微技術研究Shugoshin-1蛋白與潛力治療用胜肽間動態交互作用的平台(2021) 陳彥霖; Chen, Yan-Lin蛋白質-蛋白質交互作用(Protein-Protein interactions, PPIs)促進大部分生物機能,蛋白質區域與區域之間的交互作用(Domain-Domain interactions, DDIs)引導功用性蛋白在特定區域作用,交互作用必須通過蛋白質的二級結構進行,二級結構中螺旋結構穩定且單純,探討螺旋結構之間的交互作用能夠得到更精確的結果。Shugoshin 1 (Sgo1)和蛋白磷酸酶2A (PP2A)之間的結合研究說明Sgo1募集PP2A在保護姊妹染色體中有重要的作用。為了發展一系列抗微生物胜肽,我們擷取Sgo1-PP2A交互作用的片段,將目標Sgo1胜肽和DNA交聯,並經由與生物素標記的互補DNA結合而固定在單分子檢驗平台上,並在緩衝溶液中添加螢光標記的游離潛力治療用胜肽進行交互作用,利用單分子螢光顯微鏡研究胜肽-胜肽交互作用動力學。和傳統的方法比較,需要的胜肽濃度相對較低(< 100 nM),使我們可以對潛力治療用胜肽進行更廣泛的篩選。Item 研究果蠅PP2A B次單元twins的功能以及和Tau蛋白的交互作用(2010) 葉柏安; Po-An YehPR55Bbeta的表現異常,長久以來一直被認為是小腦萎縮12型的致病原因。隨後的研究指出,PR55Bbeta的表現量增加,極可能是小腦萎縮12型的致病原因。然而,可以模擬小腦萎縮12型的動物模式,一直沒被建立,以其在生物體內的致病機轉仍不明確。在本研究實驗中,PR55Bbeta過渡表現的果蠅模式被建立,而且其果蠅表現出運動力下降和神經病變的特徵。在研究PR55Bbeta和Tau蛋白之間的作用時,我意外的利用果蠅背甲上毛的數目,建立一個新穎的模式系統,可以穩定的檢測出Tau蛋白的磷酸化程度。研究期間,我更發現,磷酸化的Tau蛋白,有保護神經的功能,並且延長果蠅的壽命。相反的,無法磷酸的Tau蛋白,對神經的發育有不好的影響。最後,本研究也指出,PP2A的B次單元與細胞骨架的調控有關,為一個新發現的嶄新的功能。也許這些研究成果,可以連結小腦萎縮12型和阿茲海默症之間致病機轉的關連。Item 營養缺乏對神經瘤母細胞轉殖入PPP2R2B的影響(2011) 李蕙芳; Hui Fang Li蛋白磷酸酶2A (PP2A) 是絲胺酸/酥胺酸去磷酸酶,由催化次單元、骨架次單元與調控次單元所組成的三體蛋白。其中PPP2R2B (Bβ)是特別作用在腦部的調控單元,會經由選擇性剪接後,生成兩種蛋白異構物:Bβ1與Bβ2。前者表現於細胞質中,後者表現於粒線體。過去研究顯示,異常表現PP2A的細胞與神經退化疾病的發生有關。過去本實驗室以SK-N-SH轉殖入Bβ1基因與Bβ2基因建立穩定細胞株。實驗顯示Bβ1與Bβ2是藉由細胞自噬(autophagy)方式維持細胞生存。過去的研究中發現,這類轉殖的穩定細胞會受外來氧化壓力的影響,並在細胞自噬相關基因失活時提高其細胞存活。 過去的研究中顯示,細胞株在飢餓壓力下,會以細胞凋亡維持細胞存活。本計畫以HBSS (Hank’s Balanced Salts Solution) 作為細胞飢餓壓力的來源。研究結果顯示轉殖Bβ1的SK-N-SH細胞在HBSS環境會促使細胞自噬。並試以細胞自噬抑制劑20μM 3-MA處理,發現3-MA可抑制因飢餓壓力所造成的細胞自噬,進而減少後續的細胞凋亡,而使細胞的存活提高,但是抑制lysosome及autophagosome的抑制劑Bafilomycin A1,則沒有減少後續細胞凋亡的效果。此外,添加胺基酸glutamine可以減少的細胞自噬,進而降低細胞凋亡,但非必需胺基酸(NEAA)則無此效果。 此項研究可對於研究神經細胞異常表現PPP2R2B後,在不同環境壓力下,提供更好的研究模式及瞭解細胞自噬生成機制。Item 以果蠅為模式分析PP2A Bb調控次單元在粒線體重塑及細胞凋亡的功能(2010) 王俞鈞; Yu-Chun Wang第十二型脊髓小腦萎縮症致病原因歸因於ppp2r2b表現量的提高,為了探討釐清此退化性神經失調以及尋找藥理學的治療藥物,因此本研究建立一SCA12的果蠅動物模式藉由大量表現ppp2r2b在果蠅的同源基因,tws。藉由異位表現tws會導致許多病理特徵,包括神經退化、細胞凋亡以及縮短壽命。而更進一步的研究發現提高ppp2r2b或tws的表現會促使粒線體斷裂並伴隨著增加細胞中的氧化壓力(ROS)及細胞色素c(Cyt c)以及增加半胱氨酸蛋白酶3(caspase 3)的活性。藉由穿透式電子顯微鏡(TEM)的結果顯示在過度表現tws的果蠅感光神經細胞中發現斷裂的粒線體會伴隨著塉(cristae)的破壞並會被細胞自噬體(autophagosome)所吞沒。除此之外,轉殖果蠅對於巴拉刈所引起的氧化壓力更為敏感。相比之下,異位表現dSOD2及藉由餵食抗氧化劑可有效的降低氧化壓力(ROS)及半胱氨酸蛋白脢3(caspase 3)的活性,並延長SCA12果蠅模式的生存壽命。總而言之,我們的研究顯示粒線體的功能失調所引發的氧化壓力是造成SCA12的原因,以及降低氧化壓力為神經病理學更提供一可能的治療性方法。我們的結果也顯示Tws也參與在發育性的程式細胞死亡機制中。現在我們正在仔細研究Tws在細胞凋亡路徑上所扮演的上位性。除此之外,也正在探究中的是Tws可能參與調控的下游目標蛋白例如粒線體重塑蛋白PINK1以及Drp1。Item 利用活細胞系統方式探討Bβ2過度表現對細胞影響(2010) 簡君宇; Jiun-Yu Jian目前的研究指出脊髓小腦運動失調症12型(Spinocerebellar ataxia type 12, SCA12) 可能是PPP2R2B基因的5’端未轉譯區域的CAG三核苷酸擴充所致。PPP2R2B基因轉譯出具有腦特異性之Bβ調控次單元,這個Bβ調控次單元為蛋白去磷酸酶2A(PP2A)的其中一單元。由於5’端未轉譯區的不正常擴增,可能使得基因PPP2R2B產生選擇性剪切(alternative splicing),而轉譯出其中的一個Bβ調節次單元Bβ2。過去的文獻提出Bβ2-PP2A會有粒腺體專一性,使Bβ2-PP2A停留在粒腺體外膜造成類神經細胞株PC-12凋亡。在細胞模式上,我們利用脂質體攜帶Bβ2基因送入神經母細胞瘤細胞株SH-SY5Y,並處理視網酸(retinoic acid)使其分化為似神經的成熟細胞來進行觀察過量Bβ2表現是否位於粒腺體上,及Bβ2過度表現對細胞所造成的氧化壓力。在活細胞系統的長時間連續性觀察中,我們可以發現過度表現Bβ2的SH-SY5Y細胞有較對照組不正常的細胞型態。在了解到Bβ2在細胞中所參與的角色,期能在未來提供一個藥物篩選的平台。Item 蛋白質磷酸酶2A次單元-Twins 調控果蠅肌動蛋白質動態之研究(2008) 林子瑋; Tzu-Wei Lin蛋白質磷酸酶2A是為一廣泛表現的serine -threonine磷酸酶,參與許多細胞內重要的基本功能如:有絲分裂、細胞凋亡和細胞形態發生。本研究的主要目的,為探討蛋白質磷酸酶2A對細胞肌動蛋白之動態調控。細胞中調控細胞骨架的重要因子-三磷酸鳥苷酸酶(GTPases)的家族蛋白成員,主要有Rho, Rac, Cdc42等。於本實驗室之前的研究顯示蛋白質磷酸酶2A扮演了正向調控肌動蛋白聚合的角色,於是我們推測蛋白質磷酸酶2A也涉及三磷酸鳥苷酸酶(GTPases)家族蛋白成員所參予之訊息傳遞路徑。在研究中裡我們採用功能缺失及功能穫得的分析方法來探討蛋白質磷酸酶2A在調控三磷酸鳥苷酸酶 (GTPases)訊息傳遞路徑的上下游關係Item 環境壓力對人類神經細胞過度表現Protein Phosphatase 2A次單位PPP2R2B的影響(2009) 鄭琬婷; Cheng Wan-TingProtein phosphatase 2A (PP2A)是屬於serine/threonine去磷酸酶的一種,能調控細胞的生長、存活和凋亡。哺乳類動物中,Bβ次單位是PP2A在腦神經細胞中的專一表現的次表型。當Bβ基因有所損害或過度表現時,會造成神經細胞的病變。本論文分別將能專一表現於細胞質的Bβ1和專一表現於粒線體的Bβ2質體轉殖入神經腫瘤母細胞SK-N-SH中,建立穩定細胞株。利用H2O2和tert-butyl hydroperoxide (tBHP)作為氧化壓力來源,經48小時的處理後,Bβ2細胞株的存活率會急遽下降,由Annexin V和PI雙重染色的結果中證實是因細胞凋亡而降低存活率,但Bβ1細胞株則否。進一步轉殖LC3-EGFP質體和對酸性液泡胞器染色鑑定細胞自噬的發生,可以看出Bβ2細胞株本身便有些微細胞自噬體存在,當經氧化壓力後更引發Bβ2細胞株有更多細胞自噬體出現。但以細胞自噬抑制劑3-methyladenine (3-MA)對細胞作前處理24小時後,再經過氧化物處理,則各Bβ2細胞株的sub-G1期細胞比例皆會下降,而酸性液泡胞器的密度也明顯降低。證明氧化壓力所引起的細胞凋亡是經由細胞自噬路徑而產生。另利用降低培養液中的血清濃度模擬營養缺乏的情況,當無血清培養48小時的Bβ1細胞株之sub-G1期細胞比例較Bβ2細胞株高出許多,當血清濃度降低時,Bβ1細胞株的酸性液泡胞器也較Bβ2細胞株的密度高,證實營養缺乏在Bβ1細胞株所引發的細胞凋亡是經由細胞自噬。本論文針對過度表現PPP2R2B的細胞株分別於氧化壓力和營養缺乏的壓力下,細胞所產生的生理變化,模擬神經退化病變的產生,並瞭解病變機制,祈能對神經退化疾病的研究與治療有所助益。Item 建立和分析過量表現PPP2R2B基因之基因轉殖小鼠(2006) 林立昉; Li Fang LinSpinocerebellar ataxia 12 (SCA12),它是一種自體顯性遺傳疾病,根據文獻報告,SCA12是在已知基因PPP2R2B基因5’端CAG擴增所造成,也是目前在各型SCA疾病中所僅知功能基因5’端未轉錄部分作擴增造成之結果,PPP2R2B基因會轉譯出一個專一表現在腦部的去磷酸PP2A (protein phosphotase 2A)的調控次單位Bβ,而CAG的擴增也被認為可能會影響到去磷酸酶的活性。我們分別建立由神經專一性表現之NSE 啟動子過量表現PPP2R2B之細胞株和基因轉殖小鼠。在Bβ表現之細胞株,我們發現Bβ調控次單位會使細胞在無血清之情況下之增生能力下降,因此,我們認為Bβ可能使細胞對環境壓力有較大的敏感性。而在動物方面目前成功建立的十株基因轉殖小鼠,有八株可在小鼠的腦部觀察到明顯的綠螢光蛋白訊號,也偵測到基因轉殖小鼠line-20腦部有PPP2R2B轉殖基因之蛋白產物表現。在行為表現方面,比較同胎出生的野生型小鼠後我們發現,基因轉殖小鼠line-20在平衡桿測試(beam test)和滾輪(rota-rod)測試,明顯有較差的表現,進一步在病理學方面的分析也發現到line-20基因轉殖小鼠小腦的Purkinje數量較少, 我們初步的結論是過量表現PPP2R2B會造成基因轉殖小鼠之病變,其中之分子機轉則更需進一步的分析。Item 神經組織粒線體過度表現Bβ2之轉殖基因鼠的建立與神經病理分析(2008) 陳浚榕; Chun-Jung ChenPP2A主要包含三個次單元分別為A(結構次單元),B(調控次單元),C(催化單元)。 調控次單元影響PP2A在細胞內存在的位置及PP2A受質的特異性。根據一些研究報告指出,Bβ 調控次單元基因與脊髓小腦運動失調症12型(spinocerebellar ataxia type 12,SCA12)有所關聯。 Bβ有兩種異構物,Bβ1及Bβ2,SCA12是由於Bβ1啟動子區域CAG三核苷酸擴充所致,目前尚未確定這個不被轉錄的三核苷酸擴充是影響Bβ1轉錄活性或涉及到Bβ1/Bβ2啟動子間使用頻率。在之前報導指出在PC12細胞中Bβ2-PP2A會進入粒線體中,並且促使該細胞進入細胞凋亡。 為了在動物模式中測試這個假設,我們建立神經組織粒線體過度表現Bβ2之轉殖基因小鼠。我們觀察到轉殖鼠有幾個異常的性狀,包含了體型小,毛髮稀疏,脊椎彎曲以及早期夭折等。 我們也利用量化的運動行為分析以及病理分析以了解這些基因轉殖鼠於粒線體中過度表現Bβ2之影響, 期許透過此結果能了解Bβ2於粒線體表現與SCA12之關聯。目前之研究結果顯示,因Bβ2於粒線體之表現的確提升了不同腦區PP2A之活性,也同時造成cytochrome c之釋出,MnSOD氧化壓力指標及Caspase 3細胞自戕分子之上升,而這些傷害進一步也的確讓我們看到小鼠在Rotarod及HomeCageScan行為上的異常,由這些結果看來,Bβ2於粒線體之表現的確造成神經退化。Item PPP2R2B過度表現對人類神經細胞骨架蛋白的影響(2008) 郭至軒; Zhi-Xuan Guo蛋白質去磷酸酶2A型(PP2A)是一種由三種單體組成的酵素,它包含了一個催化單元(C)、一個結構單元(A)、以及一個可變的調節性單元(B)。這個可變的B單元(B, B',與B''家族)支配著PP2A的受質特異性及其在細胞內的表現位置,PP2A在細胞許多方面的功能都扮演了重要的角色。ppp2r2b是負責轉錄Bbeta可變單元的基因,Bbeta1與Bbeta2則是選擇性拼接下所轉譯出的兩種產物,它們具有不同的N端。第十二型脊髓小腦萎縮症 (SCA12)與ppp2r2b的5'-UTR產生過度擴增CAG三核苷酸有關。本研究目的是將胞器專一性的細胞質Bbeta1與粒線體Bbeta2等次單元,分別轉殖入神經纖維母細胞SK-N-SH,次將細胞經篩選之後,建立起永久表現的細胞株,維持其細胞生長,並使用西方墨漬法、共軛焦顯微鏡、PP2A酵素活性分析等方式深入探討這些轉殖細胞。轉殖細胞株皆分別過度表現Bbeta1與Bbeta2,其中Bbeta2的PP2A活性有顯著提昇,此外轉殖的Bbeta2共存於粒線體,Bbeta1則存在細胞質。Bbeta1與Bbeta2過度表現會造成tau過度表現與磷酸化,此現象與PI3-kinase/Akt/GSK-3beta pathway的活化相關,Bbeta1與Bbeta2過度表現也會破壞F-actin的完整性,影響adherens junction的分佈,而且 autophagosome生成也會增加。此外Bbeta2過度表現會促進神經分化,並且提昇Bcl-2表現。本研究證實所建立的神經退化性細胞模式,可做神經退化性疾病的發生及治療的參考。