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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    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。
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    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。
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    利用CRE motifs報導細胞和Aβ-GFP細胞篩選BDNF受體TRKB的小分子促效劑做為阿茲海默症治療策略
    (2019) 鄧伃珊; Teng, Yu-Shan
    阿茲海默症(Alzheimer's disease, AD),是一種與年齡相關的神經退化性疾病,會逐漸破壞認知功能、記憶和思考能力。腦源性神經滋養因子(Brain-derived neurotrophic factor, BDNF),透過活化高親和力受體--旋轉肌凝蛋白相關蛋白質激酶B (Tropomyosin-related kinase B, TRKB),並隨後磷酸化環磷腺苷效應元件結合蛋白1 (cAMP responsive element binding protein 1, CREB),來調節神經元存活(Neuronal survival)、新生(Neurogenesis)和神經可塑性(Neuroplasticity)。前人的研究發現BDNF和TRKB在AD患者腦中的表現量降低,且Aβ顯著下調BDNF、TRKB水平與降低CREB磷酸化。TRKB促效劑7,8-二羥基黃酮(7,8-Dihydroxyflavone, 7,8-DHF),可改善AD小鼠模型的記憶缺陷。此外,黃芩素(Wogonin)透過增加BDNF和CREB表現,可提升海馬迴神經元缺失和認知功能障礙。這些證據顯示大腦中BDNF-TRKB訊息傳遞與AD的關聯性,因此增強TRKB訊息傳遞是有潛力的AD治療策略。先前本實驗室與本校化學系孫英傑老師合作,透過化合物數據庫的化合物相似性搜索進行虛擬篩選,得到DHFS-1 (即Quercetin)、DHFS-2、Kaempferol、Apigenin等4個7,8-DHF類似物。本研究以7,8-DHF為控制組,檢測Wogonin及這4個類似物作為TRKB促效劑的潛能。首先檢測化合物的溶解度(Solubility),預測化合物的口服生物利用度(Oral bioavailability)、中樞神經系統有效性(CNS-activity)與血腦屏障通透性(Blood brain barrier permeability),並檢測化合物捕捉自由基和抑制Aβ聚集的能力。之後建立人類CRE motifs驅動GFP表現的293報導細胞,由上述6個化合物中篩選出能顯著提升CREB轉錄活性的7,8-DHF、DHFS-1、DHFS-2、Apigenin。再利用誘導表現Aβ-GFP的人類SH-SY5Y細胞,檢測所篩選出的潛力TRKB促效劑的神經保護作用。7,8-DHF、DHFS-1、DHFS-2、Apigenin四者皆有抑制Aβ蛋白聚集、降低活性氧化物(ROS)以及促進神經突生長(Neurite outgrowth)之能力。四者中DHFS-1、DHFS-2、Apigenin可抑制凋亡蛋白酶-1 (Caspase-1)的活性,7,8-DHF、Apigenin可抑制乙醯膽鹼脂酶(Acetylcholinesterase)活性。此外,TRKB的RNA干擾(RNAi)作用,會抑制7,8-DHF、DHFS-1、DHFS-2、Apigenin促進神經突生長能力。因此除了已知的7,8-DHF外,DHFS-1、DHFS-2、Apigenin也可能是透過TRKB訊息傳遞來促進神經保護作用。本研究將衍生新穎TRKB促效劑,以期提供阿茲海默症治療策略。