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邏輯演繹序列串聯質譜法應用於N-聚醣的結構鑑定

@_@N-連接醣基化是最重要的蛋白質轉譯後修飾之一，它在生物體中有十分重要的作用，因此N-聚醣的結構鑑定非常重要，但由於N-聚醣的異構物眾多、結構十分複雜，目前N-聚醣的結構鑑定仍十分具有挑戰性。我們實驗室過去開發了一種新的質譜方法¬¬¬¬¬¬¬，邏輯演繹序列串聯質譜法（logically derived sequence tandem mass spectrometry, LODES/MSn），用於進行醣的結構鑑定。本研究使用了兩種不同去醣基化的方法，並通過一系列的萃取步驟純化N-聚醣，再使用液相層析儀、質譜儀和邏輯演繹序列串聯質譜法，對萃取出的N-聚醣進行結構鑑定。本研究從豆子中萃取出一些在生合成路徑中不常見的高甘露N-聚醣，透過比較不同樣品的萃取離子層析圖（extracted ion chromatogram），測量了不同樣品中這些不常見的N-聚醣異構物的訊號強度差異，發現在紅豆中這些不常見的N-聚醣最為豐富。為了確認這些N-聚醣的產生，針對紅豆的萃取步驟改變不同的反應條件，確認了在不同反應條件下，在生合成路徑中不常見的高甘露N-聚醣的存在。本研究利用萃取出的的N-聚醣，協助建立部分的N-聚醣資料庫，再透過比對資料庫，快速地鑑定其他生物樣品，包含各種豆子、肉等的N-聚醣結構。

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精胺對 GGCCTG 重複序列之髮夾型結構的滑動重組動態學的影響

很多神經退化性疾病都是由重複序列異常擴張所引起，包含脊髓小腦萎縮症 36 型 (Spinocerebellar ataxia 36, SCA36)。他是由位於 Nop56 基因中的 GGCCTG 六核苷酸重複序列擴張所造成的，會造成一些神經功能障礙，像是肢體不協調及小腦萎縮等症狀。此類重複序列通常會折疊成二級結構，而這些二級結構被認為是在複製、修復或重組過程中造成不正常序列擴張的原因。 我們使用單分子螢光共振能量轉移 (single-molecule fluorescence resonance energy transfer, smFRET) 研究重複次數為 3 ~ 8、11 及位於預突變 (premutation) 範圍的 17 的 (GGCCTG)n 重複序列的結構動態學，以及在精胺 (為與 GGCCTG 具有特異性結合的多電荷胺類) 影響下的動力學。我們發現偶數重複的 (GGCCTG)n 會穩定形成 2 個核酸 (2-nt) 突出髮夾結構 (2-nt overhang hairpin)；而奇數重複的 (GGCCTG)n 會在 2-nt 突出髮夾結構與 8-nt 突出髮夾結構 (8-nt overhang hairpin) 之間做轉換，且平衡利於 2-nt 突出髮夾結構。精胺的添加使平衡傾向於 2-nt 突出髮夾結構，使其可能具有更高的重複序列擴張的趨勢。

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含四嗪之鋯金屬有機骨架與應用於噴灑式粉體以製備油水分離薄膜之研究

@_@本論文主要使用金屬有機骨架(Metal Organic Framework,MOF)與疏水材料複合進行油水分離相關的研究。 論文第一部分首先強調在於ZrT z-68與配位基H2TZDB的合成，會選擇Zr-MOF的主要原因是它具有工業應用所需的韌性，分解溫度高於500°C，並且耐大多數的化學品，是符合應用於工業用途的標準。但是ZrTz-68隸屬於UiO-68的一環，有著合成與活化時間長的缺點，本篇會利用雙溶劑置換與加熱抽真空來完成快速合成以克服這項問題。 論文的第二部分會談到用於油水分離的薄膜如何製備與其中MOF所帶來的效益與原理。膜過濾是分離油水的重要技術。過去，通常添加不同的顆粒來改變膜的表面形貌，以改變膜的潤濕性，調節分離效率。本研究以主要以中孔為主的多孔ZrTz-68 MOF為添加劑，形成用於油水分離的Graphene@ZrTz-68複合膜。 ZrTz-68 MOF中的四嗪與石墨烯中的雙鍵之間直接進行簡單的點擊反應生成了複合膜。負載ZrTz-68 MOF修飾了薄膜的表面形貌。由於高度多孔的 ZrTz-68 帶來的高截留空氣分數，使得液氣接觸面大大提升、液固接觸面減少，促使薄膜下疏液性的空氣幫助大大提高了複合材料的整體疏水性。本案例中的新策略開闢了用於油水分離之薄膜製備的前景，附載上去的ZrTz-68不在像以往只是純粹的摻雜，而是以共價鍵固定上去的形式使得效能更佳的穩定：不只環保、操作簡單，更重要的是，高分離效率之外還擁有前所未有的高通量。

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(Z)-3-(2-硝基苯亞基)-2,3-二氫-4氫-苯并[b]氧㖕-4-酮衍生物的合成及其應用在(Z)-6氫-苯并[7,8]氧㖕并[4,3-b]喹啉衍生物

本篇研究主要為論述(Z)-6氫-苯並[7,8]氧㖕並[4,3-b]喹啉衍生物的合成，將其分為兩部分。第一部分是介紹喹啉及氧㖕的性質與合成方法，並藉由文獻資料構建合成策略進而產生研究目標。 第二部分則將此合成策略分成五個步驟，首先具有不同取代基的鄰硝基苯甲醛1與丁烯酮2進行森田-貝里斯-希爾曼反應生成化合物3後，再利用乙醯氯生成化合物4，接著與不同取代基的水楊醛5進行SN2反應生成化合物6，而後經由羥醛縮合反應形成具有八圓環的化合物7，最終，透過進行硝基的還原及分子內環化反應來得到(Z)-6氫-苯並[7,8]氧㖕並[4,3-b]喹啉衍生物8。

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超薄二維碲化亞銅/石墨烯之生長與其自發電應力感測之應用

人類科技日新月異，卻也加劇了對石化燃料的依賴，發展出環境友善的綠色能源勢在必行。碲化亞銅是一種極具展望的熱電材料，但是關於二維碲化亞銅的文獻仍為數不多。在此，我們利用固態化學反應生長碲化亞銅薄膜於石墨烯上，石墨烯作為凡得瓦外延生長的模板以及擴散阻擋層，最終展現出優異的熱電與機電性能。上述材料特性可以達成自發電應力感測器，藉由橫向的溫度差異產生電能，提供快速且耐用的應力感測，有希望成為攜帶式的自主健康檢測器，為生活帶來諸多便利性，展現了二維碲化亞銅與石墨烯異質結構的潛力。

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統計分析遠端參與效應於葡萄糖與半乳糖硫苷醣予體醣鍵結反應

醣鍵結反應是醣化學中最重要的反應，但控制其立體選擇性和產率依然是多醣合成的主要挑戰。傳統上，合成1,2-反式醣苷鍵大多利用鄰基效應進行合成。然而尚未得出合成1,2-順式醣苷鍵的通用方法。近期發現了通過位於C-3、C-4或C-6上安裝乙醯基進行的遠程參與來控制醣鍵結反應之立體選擇性。但是，由於羰基的參與程度不明確，這種合成策略在多醣的合成中仍然不實用。 根據本文研究，沿用本實驗室之預測模型，利用統計方法分析醣鍵結反應之立體選擇性，利用C-3，C-4以及C-6位置的乙醯基醣予體與不同位置羥基之醣受體分析其反應性之相關性，並且觀察是否造成遠端效應之存在。 工作流程概述分為四個部分，包括準備醣予體和醣受體、檢測 RRV 和 Aka、進行醣鍵結反應和統計分析其相關性。

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高度非鏡像選擇性有機催化［2+2+2］環化反應合成全取代螺環吲哚酮

此論文成功開發全取代螺環吲哚酮衍生物的合成方法，並且得到兩個四級碳中心，透過有機催化連鎖反應，進行 Michael/Michael/1,2-addition 反應。在 0 ℃的條件下，使用丙二腈、苄烯丙二腈、（E）-3-苄基-1-叔丁氧羰基-2-吲哚酮作為起始物，並以乙腈作為溶劑，加入催化量（30 mol%）的四甲基乙二胺，反應 8到 20 小時，製備全取代螺環吲哚酮衍生物，得到中等到良好的產率（45 - 81 %）、良好的非鏡像選擇性（14:1 - >20:1 d.r.）。

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利用單分子螢光共振能量轉移光譜觀察蛋白脂質體中鈉離子依賴性膽酸轉運蛋白 (ASBT) 結構研究

@_@鈉離子依賴性膽酸轉運蛋白 (Apical sodium-dependent bile acid transporter; ASBT) 利用鈉離子濃度梯度來驅動運輸膽酸 (bile acid)，在腸肝循環中扮演著回收膽酸的重要角色。當前開發藥物以抑制 ASBT 功能使其減少膽酸的回收，進而降低膽固醇水平被視為具有治療高膽固醇血症(hypercholesterolemia)的潛力。目前對於 ASBT 的了解僅有三種已知的靜態晶體結構，分別為一個與兩個鈉離子及受質結合的向內開口型 (inward-facing)，兩個沒有任何鈉離子及受質結合的向內開口型及向外開口型 (outward-facing)。然而，這些靜態結構不足以提供一個完整的運輸機制。我們利用單分子螢光共振能量轉移光譜觀察蛋白脂質體與微胞中 ASBT 的構型轉變。我們在 1:20000 蛋白脂質體的實驗中觀察到在三種條件(鉀離子；鈉離子；鈉離子與牛黃膽酸)下 EFRET 值的分布變化與交替通透機制 (alternating access mechanism) 的推測相近。透過分析不同條件下的跳動種類可以發現，鉀離子以頻繁跳動為主要的行為模式，可進一步證明 ASBT 會在兩種構型之間做轉換，但可能存在著一道屏障；而在鈉離子與同時含有牛黃膽酸的情況下則是以傾向於向內開口為主要的行為模式，此現象可以證明鈉離子與牛黃膽酸主導著構型轉變關鍵，這些研究結果提供了 ASBT 更詳細的運輸機制。

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優化全細胞生物感測器對苯丙胺酸與食品檢測之應用

@_@苯丙胺酸是人體中的必需胺基酸，醫學研究發現患者若患有苯丙酮尿症，他們的血液和尿液中苯丙胺酸濃度會升高。我們實驗室以往使用全細胞生物感測器偵測苯丙酮尿症時，因結構類似物酪胺酸干擾，故我們建構了雙質體全細胞生物感測器來解決這個問題，一個質體含有苯丙胺酸轉運蛋白(PheP)，可增加苯丙胺酸利用效率；另一個質體含有突變PtyrP啟動子(mTCG)開啟紅色螢光蛋白，以降低酪胺酸影響。使用 19 種胺基酸和苯丙酮尿症的常見代謝物進行選擇性試驗，與單質體全細胞生物感測器相比，所有化合物的干擾均顯著降低。苯丙酮尿症患者透過藥物與飲食控制苯丙胺酸體內濃度，故我們期望開發檢測食品的全細胞生物感測器，使用碳酸飲料為真實樣品，雙質體系統在複雜的環境中，亦能不受基質干擾準確地檢測我們的分析物。

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以邏輯閘建構全細胞生物感測器檢測重金屬離子

@_@全細胞生物傳感器是一種將活細胞作為生物識別元件的生物傳感器，可用於檢測特定有毒物質或代謝物等，具有對環境友善、低成本和可攜帶性等優點。本論文主要基於邏輯閘概念去設計出不同的全細胞生物感測器：(1)在大腸桿菌中比較不同合成基因的汞離子感測器；(2)在耐金屬貪銅菌中開發銅金離子感測器。 第一部分，根據邏輯閘概念，我們分別設計四種經過重組基因修飾的全細胞生物傳感器。在汞離子(Hg2+)和異丙基β-d-1-硫代半乳糖苷(IPTG)分子的控制下，分別比較了四對基因，包括LuxRI、HrpRS、Spy Tag/Catcher和E4/K4捲曲螺旋。此外，我們還研究了這些全細胞生物傳感器在各種pH水平下及其金屬干擾。 第二部分，根據第一部份結果我們選擇成功表達的三個系統(LuxRI、HrpRS、Spy Tag/Catcher)，移到耐金屬貪銅菌(Cupriavidus metallidurans)中建立基於邏輯閘概念之銅及金離子感測器。