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 第八型脊髓小腦運動失調症:ATXN8基因啟動子上多型性點之遺傳與功能性分析研究(2012) 楊修嘉; Siou-Jia Yang第八型脊髓小腦運動失調症(簡稱SCA8)是一種會導致小腦運動能力失調的體染色體顯性遺傳之神經退化性疾病,但是其外顯率並不完全。SCA8相關基因是在染色體13q21的位置,包含了ATXN8OS CUG重複擴增RNA及ATXN8多麩醯胺(polyQ)擴增的蛋白。先前本實驗室研究SCA8重複序列在台灣人族群中的分佈情形,結果發現在巴金森氏症族群中的等位基因的比例較正常人族群高(8/593=1.3%相較於3/659=0.2%),雖然未達顯著性(Wu et al., 2009)。另外,我們在ATXN8的啟動子上發現一新穎的-62 G/A多型性,神經腫瘤細胞及胚胎腎細胞的螢光酵素報告檢測顯示,包含-62G等位基因的啟動子轉錄活性顯著高於-62A等位基因(Wu et al., 2009)。本論文探討-62 G/A多型性對帕金森氏症感受性與分子機轉。首先針對此多型性點進行帕金森氏症患者及性別、年齡相當的正常人族群的病例-對照組研究,結果發現AA基因型者有顯著低的疾病罹患風險。其次探究-62 G/A多型性對ATXN8基因的啟動子調控,cDNA過度表現及luciferase reporter檢測顯示在SK-N-SH細胞中,轉錄因子C/EBPA會增強ATXN8啟動子的活性,但CEBPA與ATXN8 -62G、-62A啟動子的結合檢測,並未看出顯著的差異。Item 以小鼠及細胞模式探討ATXN8OS過量表現之影響(2008) 王薏婷; Yi-Ting Wang脊髓小腦萎縮症第八型是一種漸進性的神經退化疾病,其致病的原因是由於染色體13q21上的ATXN8OS (又稱作SCA8,或KLHL1AS)基因在3’端外顯子的CTG三核苷酸不正常擴增所造成。目前對於此疾病的詳細致病機轉尚未了解,早期相關文獻指出ATXN8OS基因並不具有轉譯蛋白的功能,而可能是以anti-sense RNA影響對應股的KLHL1基因表現功能;然而最近文獻指出ATXN8OS的反譯股ATXN8,或許會轉譯出polyQ蛋白質,而polyQ蛋白質也正是許多型脊髓小腦萎縮症的致病原因;另外,也有研究指出在ATXN8OS基因上CTG三核苷酸擴增區域前,可能具有IRES活性,而使得此三核苷酸擴增轉譯出polyL毒性蛋白質。為了更進一步去了解ATXN8OS致病的分子機制,我們因而建立了ATXN8OS的轉殖小鼠模式。利用原核胚顯微注射的方法,將人類ATXN8OS基因帶有正常範圍(22)及致病範圍(150)兩種CTG擴增的基因片段,並連接了綠螢光報導基因,藉由NSE啟動子表現在小鼠的神經系統,以進一步了解CTG擴增對於小鼠造成的影響。從實驗結果中,我們發現帶有致病CTG擴增的轉殖小鼠,在小腦中有神經受損及缺失的情況發生,此外藉由行為測試也觀察到小鼠的異常行為,我們同時也將相同的基因架構轉殖進大鼠嗜鉻細胞瘤細胞株(PC12),建立離體的模式,藉此平臺可快速觀測ATXN8OS過度表現會對於神經細胞所產生的影響;從實驗中我們也發現到帶有致病範圍CTG擴增的細胞,在低血清及神經生長因子的分化刺激下,比正常的細胞更容易死亡,且其神經分化的能力也較差,由這些研究結果,我們發現不管ATXN8OS過度表現在離體及活體內均造成神經傷害,這些結果將有利於在相關疾病的基因及藥物治療研究之應用。Item 人類遺傳疾病 第一部份:第八型脊髓小腦共濟失調症之分子遺傳及外遺傳研究 第二部份:台灣兩個Netherton徵候群病患家族之分子遺傳研究(2006) 黃淑宜; Shu-Yi Huang第一部份: 第八型脊髓小腦共濟失調症(SCA8)為退化性神經疾病,其特徵為小腦功能異常或亦包含其他部位的神經性異常,此疾病和染色體13q21位置的SCA8基因3'端CTG三核重複擴增相關。自1999年以來,SCA8基因的CTG擴增突變見於遺傳性及偶發性的運動失調患者,及帕金森氏症(PD)、阿茲海默氏症(AD)、Friedreich's運動失調症等退化性神經疾病及精神病患,甚至於極少數正常人。SCA8基因表現於腦的各部位,但轉錄的RNA裁接後並不具open reading frame。在人類及老鼠基因體中,SCA8基因的5'端皆和緊鄰的KLHL1基因(actin結合蛋白)的5'端互補,即SCA8轉錄物和KLHL1轉錄物互為antisense RNA,故SCA8基因可能藉此antisense RNA,來調節KLHL1基因的表現。先前本實驗室對SCA8致病基因進行遺傳分析,亦在台灣人的PD患者中發現的CTG重複擴增的現象(Wu et al., 2004)。本研究利用PCR-genotyping及DNA定序技術,擴大分析正常人族群、運動失調症患者、PD患者、AD患者及其他神經疾病族群SCA8基因CTG重複變異,結果共發現8位個體具CTG重複擴增的對偶基因,包括1位正常人、2位運動失調症患者、1位肌張力異常症患者、1位泛發性路易體患者及3位PD患者。RT-PCR分析正常人和CTG重複擴增病患的淋巴細胞株,發現SCA8基因和KLHL1基因皆有表現。進一步利用甲基化專一的PCR檢測及限制酵素的甲基化檢測,分析SCA8基因和KLHL1基因重疊序列上的CpG島的甲基化情形,發現在正常人和SCA8基因CTG重複擴增患者細胞中,均有不同程度的甲基化情形,但和SCA8基因CTG重複並無絕對相關性。在氧化壓力相關研究中,經由氧化劑t-butylhydroperoxide (TBH) 處理後,正常人及SCA8基因CTG重複擴增患者淋巴細胞株的WST-1細胞增生檢測、Trypan blue排除檢測、Superoxide dismutase assay結果,皆無明顯差異,故推論SCA8基因CTG重複擴增,並未影響細胞株的抗氧化能力。 第二部分: Netherton Syndrome (NS)是一種嚴重的體染色體隱性遺傳皮膚疾病,特色是先天性的紅皮症(congenital erythroderma)、特殊不正常的髮根結構(bamboo hair)及伴隨著體內IgE濃度提高的過敏性表現(atopic manifestations)。NS的病因是由於體內缺少絲胺酸蛋白抑制因子(serine protease inhibitor)的活性,而造成體內絲胺酸蛋白(serine protease)的活性異常提高。到目前為止,NS還沒有非常好的治療方法。NS的致病基因在2000年時被發現,位於染色體5q31-32的SPINK5 (serine protease inhibitor Kazal-type 5)基因,大小為61 kb,含有33個外顯子,其產物LEKTI蛋白,是一種絲胺酸蛋白抑制因子,廣泛的表現在人體各組織中,含有1064個胺基酸,有十五個potential inhibitory Kazal-type domains (D1–D15),包括典型的Kazal-type domain D2和D15。和NS相關的SPINK5基因突變類型主要是產生了前成熟終止密碼(premature termination codon),造成mRNA的不穩定,而使產物蛋白LEKTI (lympho-epithelial Kazal-type related inhibitor)的生成遽減。本研究目的為探討台灣兩個NS病患家族之分子致因。藉著PCR、定序來檢視兩位患者包括啟動子在內的SPINK5基因,找出和患者性狀相關的基因突變,並利用鄰近之6個微衛星序列及SPINK5基因上的5個SNP,對患者270家族進行連鎖分析。結果在患者2567的外顯子25上找到兩個突變點:已報導過的R790X及新發現的T808I,分別遺傳自患者的父親及母親。另一患者270為一新發現的R267Q變異的同型合子,此變異的Q對偶基因在正常人族群中約佔31%,但患者父親並未帶有此變異。進一步利用同步定量PCR (real-time PCR),來檢測患者270是否有缺失突變(deletion),結果顯示患者270在外顯子10的DNA套數和其啟動子鄰近序列(CA)20及D5S2013(為異型合子)相同,即排除其發生缺失突變的可能性。對於患者270在不符合遺傳定律之R267Q位點,推論可能發生基因轉換(gene conversion)。Item 第八型脊髓小腦運動失調症之果蠅模式建立與致病機制研究(2005) 項聖文; Sheng-Weng Hsiang壹、中文摘要 脊髓小腦運動失調症(SCAs)為一群退化性神經疾病,其特徵為小腦功能異常,但也常伴隨中樞神經系統其他部位神經性異常,第八型脊髓小腦運動失調症(SCA8)與染色體13q21上的SCA8基因3’端非轉譯區CTG三核酸重複序列擴增相關。本研究嘗試建立SCA8 果蠅模式以供致病機制之研究,將CTG重複序列表現於果蠅複眼時,會造成感光細胞退化,顯見重複序列為致病的重要因子,以原位雜合顯示細胞含重複序列的核酸分子,會聚集於核內形成核酸聚點(RNA foci);此外先前研究由基因序列分析顯示SCA8不含顯著的開放譯讀區(ORF) ,推論SCA8不會有蛋白質產生,然而以綠螢光蛋白基因接在SCA8尾端轉殖果蠅,發現綠螢光蛋白可因SCA8的轉錄而表現,顯示SCA8基因可能合成蛋白質產物;將SCA8含重複序列的ORF表現時,亦會造成感光細胞退化,且含重複序列核酸會於核內形成核酸聚點,無法輸送至細胞質轉譯成有毒的聚白胺基酸蛋白。由上我們得知重複序列在核酸階層即可造成細胞毒害,文獻指出含CUG重複序列可藉與muscle-blind及PKAAP等核酸結合蛋白形成核酸聚點,降低這類核酸結合蛋白的表現量,而增強CUG重複序列對細胞的毒害;將SCA8果蠅模式置於這些基因缺失的背景下,我們的確發現複眼性狀受到影響。此外我們也發現熱休克蛋白(Hsp70)可減緩果蠅模式的性狀,由此結果推論蛋白質不正常摺疊可能為SCA8致病機制之一。由於SCA8與KLHL1基因(actin結合蛋白)的5’端共用一段DNA序列,且均表現於腦部,我們也試圖了解KLHL1在SCA8的致病機制中是否扮演一定角色;單獨表現KLHL1蛋白於果蠅複眼並未造成明顯性狀,將SCA8重複序列與KLHL1共同表現於感光細胞,也未增加複眼之退化,初步認為KLHL1並非導致SCA8的主因。