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開發以分子轉子為基底的螢光增益探針應用於MGMT偵測與活體細胞影像

由於MGMT的含量多寡與烷基化藥物的耐藥性相關，可作為化學治療的重要指標及有效的預後標記。而醫院每天須檢測大量的細胞樣品，故開發一種快速又簡單的分析方法，以檢測在不同類型的細胞中MGMT之含量是有其必要性。在本研究中，我們開發一種新穎的MGMT蛋白之螢光增益型探針。以分子轉子CCVJ為螢光基底，修飾上MGMT假性受質O6-BG。當與MGMT蛋白作用後，探針轉移至MGMT蛋白的活性位點。由於蛋白質為巨大結構之立體障礙影響，使分子轉子單鍵旋轉的自由度下降，產生170倍螢光增益效果。將探針與含MGMT表達之Hela S3、MCF-7及HEK293細胞株作用後，可觀察到明顯的螢光訊號，而缺乏MGMT表達之CHO細胞株則無螢光訊號產生。我們所設計的螢光探針容易合成，並具有標記速率快且免清洗之細胞成像等優勢。我們相信此螢光增益型探針的設計可延伸運用於偵測其他轉移酶或結合蛋白，並能成功地運用在活體細胞成像。

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樟腦衍生之掌性β-胺基醇在催化二乙基鋅試劑對反式-查耳酮進行不對稱麥可/曼尼希串聯反應之研究

論文的目的在探討樟腦衍生之掌性配位基ß-胺基醇應用於催化二乙基鋅試劑對反式-查耳酮進行不對稱麥可/曼尼希串聯反應之研究。利用(+)-MINBOL 6 (12.5 mol%) 和金屬鎳(II) (0.5 mol%)形成的掌性鎳錯合物催化烷基鋅試劑對反式-查耳酮 12進行麥克反應(Michael reaction)，再加入亞胺(imine) 14a-k進行不對稱曼尼希反應（Mannich reaction），可以一鍋化得到組態為(1S,2R,3S)的主要產物（ß-amino ketone），並且有良好的鏡像選擇性以及產率。

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拆卸聚集誘導放光式近紅外螢光探針

近來螢光分子探針，大部分是用在酶蛋白偵測上，如醣苷酶(glycosidases)、蛋白酶(proteases)等。其方法是透過酶的催化使探針上的非螢光基團發生結構變化，使其轉變成具螢光性質的基團。本論文開發以Cy5螢光探針為主的非酶蛋白偵測方法，在聚次甲基的γ位有苯基取代的Cy5螢光分子對蛋白質之親和性配體結合後，可不經由酶的催化，選擇性的偵測蛋白質。進一步的研究發現，此螢光探針具自組裝性質，並會形成J-型聚集使螢光淬熄。當目標分析物存在時，因配體和目標物的結合使得螢光探針的聚集拆卸，並發出強烈的近紅外螢光。基於探針的自組裝/拆卸使得螢光顯著增益的性質，本論文設計了一系列螢光探針，並可成功標記癌細胞表面之標記物：跨膜型碳酸酐酶IX。

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利用電子自旋共振光譜研究水溶液下BAX寡聚體的結構

BAX蛋白質大部份存在於健康細胞的細胞質中，做為細胞自裁機制的守門員，當細胞接受到自裁訊號，BAX單體會聚合到粒腺體的外膜並穿孔，釋放自裁因子進而造成細胞死亡。由於無法補捉BAX被活化後的狀態，至今，BAX聚合體形成的時間點是在外膜上還是在外膜外並沒有明確的答案。本研究的目標在於解析BAX聚合體的結構，以期能得到自裁活化過程的細節變化。在論文的第一章裡，我們針對此論文的主題：Bcl-2家族調控的細胞自裁，做一些背景的介紹。在第二章中，我們簡述了此論文運用到的實驗方法及原理和BAX蛋白質的表現現及純化。而BAX的功能性測試和一些無法放入期刊的細節則整理在第三章。在第四章裡，我們量測BAX聚合體中的BH3 domain的ESR光譜並用線型理論對其做分析，利用此理論分析，我們可量化一些在BH3 domain上的動力學和秩序性的訊息。本論文最主要的發現被呈現在第五章裡，我們使用了多組單點和雙點突變的BAX蛋白質來做cw-ESR和DEER等自旋標記技術的量測並輔助小角度X光散射(SAXS)實驗來解析出水溶液中BAX寡聚體的結構。在水溶液下的寡聚體，具有如文獻所述的BH3-in-groove的結構和α5、α6拉開的狀態。此外，本研究顯示在聚合體態下，α1仍具有曝露在水溶液下的高度靈活性而α9則被包覆在單體和單體的交界處。此水溶液下的BAX聚合體具有細胞自裁的活性且可轉換成鑲在膜上的寡聚體結構，實驗結果顯示此轉換和C端的helices變化有關。此鑲入膜上的寡聚體結構和直接在有膜的環境所形成的寡聚體相似，說明BAX寡聚體有機會先形成再和粒腺體外膜作用，這個結果提供了另一個通往細胞自裁的途徑。

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以電子自旋共振光譜研究BimBH3對BAX寡聚化過程之影響

Bcl-2 associated X protein(簡稱BAX蛋白)，隸屬於Bcl-2家族蛋白中的促凋亡蛋白，與細胞凋亡相關。BAX平時存在於在細胞質中，一旦接收到死亡訊息，包含與BH3-only蛋白上的BH3 domain作用等，BAX會受到活化而轉移到粒線體外膜上，接著BAX寡聚化後使粒線體外膜通透(MOMP)，最終造成細胞死亡。本研究選用與Bim蛋白的BH3 domain序列相同的26個胺基酸，稱作BimBH3胜肽，來探討BAX活化的這一連串過程，並結合time-resolved ESR(TR-ESR)及DEER技術進行量測。TR-ESR可以隨時間偵測BimBH3胜肽及BAX間作用的改變，藉由觀測自旋標記BAX的TR-ESR光譜可以觀測到BAX寡聚化的過程，而觀測自旋標記BimBH3胜肽的TR-ESR光譜可以研究BimBH3胜肽連接於BAX的過程。研究結果顯示，BimBH3平時以無規則的型態存在，與BAX反應後，BimBH3胜肽可以連接於BAX上的兩個活化位置，促使BAX結構改變並生成寡聚體，而此活化過程會遵循hit and run模型及induced-fit的過程。由DEER的結果顯示，當BimBH3胜肽連接於BAX上時，BimBH3胜肽的α螺旋比例有升高的現象，而隨著反應時間增長，BimBH3胜肽從BAX上離開，α螺旋的比例會逐漸降低。關於BimBH3胜肽連接以及離開BAX的訊息可以透過分析TR-ESR光譜而得到，用於提供hit and run模型的動力學參數。又由BAX突變體的結果顯示，BAX的兩個位置對於正常活化BAX的過程是必須的。綜合以上結果，可以得知BimBH3胜肽透過induced fit及hit and run的過程來活化BAX，使BAX經一連串構形改變後形成寡聚體，以利細胞凋亡的進行。

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以時間相關單光子計數系統研究光致電子轉移分子苯胺―矽烷基―對–苯乙烯共聚物單體之電子轉移過程

吾人以時間相關單光子計數系統研究兩種以矽烷基作為間隙物之光引誘電子傳遞共聚物單體DA與DAD，給體D為苯胺，受體A為反式雙苯乙烯，給體與受體之間以矽烷基 (SiMe2) 做為橋樑。以波長266 nm之飛秒雷射為激發光源，在非極性溶劑中偵測局部激發至給體與受體激發態的放光，以兩個自然指數衰減，分別指認為受體之構型緩解生命期τi (85~140 ps)以及受體和給體第一激發態的螢光生命期τ0 (1、4 ns)。在中等極性的溶劑中，偵測局部激發給體與受體激發態的放光，放光以三個自然指數衰減，分別指認為生成電子轉移態的生命期τLE→CT (0.5~3 ps)、受體構型緩解生命期τi (70~210 ps)以及受體和給體第一激發態的螢光生命期τ0 (1~4 ns)。偵測電荷分離態的放光所適解出的生命期，分別為時間零點處為一個極短的上升生命期，可對應至電荷分離態生成的生命期τLE→CT (0.5~3 ps)、一個較短的衰減生命期τDecay (100~150 ps)和稍長的上升生命期(150~200 ps)為涉及構型轉變之不同電荷轉移態生成之生命期，最長的衰減生命期為電荷重合的生命期τRECT(4~5.5 ns)。本論文研究結果顯示DA及DAD兩分子受光激發後在極性環境中能進行相當有效率的電荷轉移，很適合應用於光引誘電子傳遞材料。

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利用拉曼和表面增強拉曼光譜技術鑑定雙核金屬錯合物-四-(乙醯氧基)化二釕、三核混金屬串錯合物-四-(二吡啶胺)化二釕鎳與五核混金屬串錯合物-四-(三吡啶二胺)化二釕三鎳中過渡金屬之價數

本論文研究Ru2(OAc)4Cl雙核金屬錯合物與Ru2Ni(dpa)4Cl2、[Ru2Ni(dpa)4Cl2]PF6與Ru2Ni(dpa)4(NCS)2 (dpa=di-pyridyl-amine)直線型三核混金屬串錯合物與Ru2M3(tpda)4(NCS)2 (M = Ni、Co) (tpda=tri-pyridyl-diamine)直線型五核混金屬串錯合物分子的振動模式，以了解其中過渡金屬(Ru、Ni、Co)中所帶價數。我們利用He-Ne雷射(632.8 nm)以及Nd-YAG(532 nm)為激發光源及高解析拉曼光譜系統，測量了雙核金屬錯合物、直線型三核混金屬串錯合物和直線型五核混金屬串錯合物的拉曼與表面增強拉曼光譜(SERS)，配合紅外光吸收光譜與理論計算結果，對直線型三核與五核異核混金屬串錯合物中[Ru2]之價數進行指認。在異核混金屬串分子的表面增強拉曼光譜(SERS)中，我們發現其與固態拉曼光譜比較的結果，發現其光譜位置會受到金屬奈米粒子表面熱電子的影響，造成異核金屬串會氧化還原。我們以Ru2(OAc)4Cl 中[Ru2]5+之電子組態為(σ)2(π)4(δ)2(δ*)1(π*)2 Ru-Ru間振動頻率為327 cm-1，在金奈米粒子中還原成[Ru2]4+ Ru-Ru間振動頻率為321 cm-1，在銀奈米粒子中氧化成[Ru2]6+Ru-Ru間振動頻率為337 cm-1。由上述所指認之[Ru2]價數及其 Ru-Ru間振動頻率，[Ru2Ni(dpa)4Cl2]0,1+和Ru2Ni(dpa)4(NCS)2中固態拉曼光譜Ru-Ru間振動頻率為327cm-1 、333 cm-1及325 cm-1 [Ru2]價數被指認為+5、+5.5、+5，而[NiRu2Ni2(tpda)4(NCS)2]0，1+ 中固態拉曼光譜Ru-Ru間振動頻率為337cm-1 及335 cm-1 [Ru2]價數被指認為+6和+6，[Ru2Co3(tpda)4(NCS)2]0，1+中固態拉曼光譜Ru-Ru間振動頻率為320 cm-1及319 cm-1[Ru2]價數被指認為+4和+4 。

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以天然化學連接法合成不具有半胱胺酸單元之胜肽

天然化學連接法 (native chemical ligation, NCL) 早期被發現可用於含有半胱胺酸 (cysteine, Cys) 序列之胜肽 (peptide) 合成上，本論文利用此反應，將含有硫醇 (thiol) 的光解輔助基團修飾於天門冬胺酸 (aspartic acid, Asp) 之側鏈 (side chain)，以序列為H-AA1-Asp(RSH)-Glu-OH的三肽 (tripeptide) 與C端修飾為硫酯基 (thioester) 之胺基酸Cbz-AA2-SPh進行模型研究 (model study)，透過側鏈輔助以NCL連接。AA2於三肽N端建構四肽 (tetrapeptide)。透過五種AA1 (Gly, Val, Ser, Asp, His) 及六種AA2 (Gly, Ser, Phe, Leu, Pro, His) 經排列組合進行NCL反應性探討，得知三肽的N端若為纈胺酸 (valine, Val)，因立障阻礙而不利於連接反應 (ligation)。最後四肽產物透過溫和的紫外光 (ultraviolet, UV) 照射，移除輔助基得四肽Cbz-AA2-AA1-Asp-Glu-OH，但當天門冬胺酸之N端或C端連接絲胺酸 (serine, Ser) 時，容易於光解 (photocleavage) 時，產生大量副產物。

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以過渡金屬催化合成具官能基碳環及異員環新途徑之發展

Abstract (Chinese) 本文描述使用金與銀鹽類之有機合成轉換的新途徑之發展。藉由軟性親炔的金屬可使易取得的基質經由溫和、非對映選擇性、高效率地轉換成多種碳環、含氮或氧之雜環。為了更清楚地瞭解本文，本文分成四個章節。 第一章主要探討2-乙炔基芐醚與有機氧化物透過金催化環加成反應合成1,3-二氫異衍生物。這類以1,3-二氫異苯基呋喃為核心的化合物是自然界中最常見的結構之一，且十分廣泛的被應用在重要的結構以及生物學中。這種產物的核心結構是通過[4+ 1]環-α-羰卡賓和系留式醚類所構成。該催化劑的效用包括對苯基和不同醚類的各種取代。 第二章論述金以及銀催化炔醯胺、芳基氧雜環丁烷和芳基氮雜環丁烷進行一[4+2]環加成反應，形成六元雜環。氧雜環丁烷做為親核劑，而金--炔醯胺則為親電劑。在氮雜環丁烷的案例中，我們發現銀六氟銻比金催化劑更有效催化炔醯胺之[4+2]-環加成。此二環加成反應適用在合理的範圍內之炔醯胺、氧雜環丁烷以及氮雜環丁烷，進而表現其合成六元雜環之實用性，如6-氨基-3,4-二氫-2氫-吡喃和2-氨基-1,4,5,6-四氫吡啶。 第三章介紹炔醯胺分別與2H-氮環丙烯、疊氮烯烴透過金催化進行環加成，得到兩個不同類別的[3+2]或[4+3]環加成物。炔醯胺與2H-氮環丙烯類的環加成反應可得到吡咯類產物。而對於苯基取代富含電子的炔醯胺，與疊氮烯烴通過新穎的[4+ 3]環加成反應來形成-1H-苯基-[d]-氮雜產物。 第四章介紹透過共激活模式以1,6-二炔與-8-甲基喹啉N-氧化物合成出3-酮萘酚和3-酮基酚衍生物合成方法之發展。本反應的價值反應在其適用於廣泛的苯和非苯類衍生基質。

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雙鉬四鍵錯合物與有機鋅、主族試劑及小分子的反應

本論文以高立體阻礙的PhB[N-2,6-iPr2C6H3)]2雙牙雙胺配基合成出的雙鉬金屬四重鍵Mo2[μ-κ2-PhB(N-2,6-iPr2C6H3)2]2(C7H8) (1)，用其低配位與低價數的性質與有機鋅、主族試劑及小分子進行反應。錯合物1與一當量有機鋅化合物如二苯基鋅、二甲基鋅及二乙基鋅反應，得到雙鉬三鍵錯合物cis-(R-Mo)2[μ-κ2-PhB(N-2,6-iPr2C6H3)2]2 (R = Ph (2)，Me (3)，Et (4))，有機鋅化合物進行氧化加成以順式(cis)方式配位在雙鉬原子上，並脫去鋅原子。 將錯合物1與與第十六族的硫元素反應則會得到兩種產物，為具有一個硫原子配基之錯合物(μ-S)Mo2[μ-κ2-PhB(N-2,6-iPr2C6H3)2]2 (5)及過硫配基錯合物(μ-κ2-S2)Mo2[μ-κ2-PhB(N-2,6-iPr2C6H3)2]2 (6)，將其近一步地利用鉀石墨(KC8)還原，則會得到具有超硫化配基之錯合物(κ2-S2Mo)2[μ-κ2-PhB(N-2,6-iPr2C6H3)2]2 (7)，而將錯合物7與三當量的三苯基膦反應，可成功將錯合物5單離出。但將錯合物1與第十六族的硒或碲反應卻只能得到單一原子架橋之產物(μ-E)Mo2[μ-κ2-PhB(N-2,6-iPr2C6H3)2]2 (E = Se (8)，Te (9))。有趣的是錯合物9於溶劑下時容易分解回錯合物1。 將錯合物1與一當量有機疊氮化合物如1-叠氮金剛烷及叠氮三甲基矽烷反應則脫去氮氣，得到[μ-RN]Mo2[μ-κ2-PhB(N-2,6-iPr2C6H3)2]2 (R = 1-Ad (10)，TMS (11))，為氮原子架橋在鉬金屬間的亞胺基雙鉬三鍵錯合物。 將錯合物1與一當量烷基腈分子如丙腈及異丁腈反應，可得腈基配位在雙鉬金屬上之雙鉬三鍵錯合物[μ-η2-(R)CN]Mo2[μ-κ2-PhB(N-2,6-iPr2C6H3)2]2 (R = Et (12)，iPr (13))，形成燈籠型結構；而錯合物1會與兩當量的具有拉電子特性的4-溴苯腈反應，經由碳原子進行碳-碳鍵耦合，可得雙鉬三鍵錯合物[μ-η2-NC(4-BrC6H4)C(4-BrC6H4)N]Mo2[μ-κ2-PhB(N-2,6-iPr2C6H3)2]2 (14)，但錯合物14上的碳-氮鍵與金屬鉬-鉬鍵整體不共平面，並無芳香性，此例子有別以往雙鉬五重鍵之[2+2+2]環加成反應。此外錯合物1與一當量苯乙炔反應，會形成燈籠型雙鉬三鍵錯合物(μ-η1:η1-C6H5CCH)Mo2[μ-κ2-PhB(N-2,6-iPr2C6H3)2]2 (15)。 最後，試圖降低配基的立體阻礙，以增加其反應性，改用PhB[NLi(2,6-Et2C6H3)]2雙牙雙胺配基合成出的雙鉬金屬三重鍵syn-Cl2Mo2[μ-κ2-PhB(N-2,6-Et2C6H3)2]2 (16)，在進一步地利用鉀石墨(KC8)還原，可得到兩個雙鉬金屬四重鍵中間配位了氘代苯的錯合物{Mo2[μ-κ2-PhB(N-2,6-Et2C6H3)2]2}2(C6D6) (17)，而中間的氘代苯因受到雙鉬金屬四重鍵的擠壓而形成椅型結構，也因此氘代苯不易脫離，迫使錯合物17反應性不如錯合物1。