研究室主宰10年という節目を迎えて
この研究室のPIである成川は、2014年4月に静岡大学にて講師として研究室を主宰し、その後、2021年4月に東京都立大学に准教授として移籍し引き続き研究室を主宰しています。2024年3月で研究室を主宰してから、ちょうど10年が経過したということで、10年の節目を機にコラムを書こうと思います。
成川は2006年3月に博士号を東大駒場で取得し、その後、DC2からPDに切り替えて1年間、出身研究室でポスドクをしました。それから出身研究室の助教公募（5年任期＋審査を経て2年延長）で採択いただき、2007年4月から7年間、助教を務めました。助教就任4年目くらいから教員公募に応募したものの、中々決まらず、任期ギリギリでようやく静岡大学に講師として移籍しました。静岡大学時代は自宅が川崎にあったため、片道2時間25分かけて新幹線通勤を7年間、継続しました。交通費の上限があり、半額以上自腹であったため、体力的には大丈夫であったものの、金銭的に持続するのは難しいと判断し、講師就任4年目くらいから教員公募に応募し、ようやく2021年に都立大に准教授として移籍できたという経緯です。詳細に興味がある方は以下のリンク先のコラムをお読みください。
この10年間で出版した原著論文を文末にまとめました。トータル39報で、その内訳は、成川が責任、ラボメンバーが筆頭の原著論文が18報、成川が筆頭・責任、ラボメンバーが共著の原著論文が3報、ラボメンバーが共同筆頭、成川が共著の原著論文が1報、成川・ラボメンバーが共著の原著論文が4報、成川が共著の原著論文が13報です。この10年、研究室メインの論文も共著の論文もコンスタントに出せたと自己評価しています。幸いなことに、途切れることなく外部資金を獲得できたということが、その大きな要因であると考えています。そのお陰で、この10年間、研究員あるいは特任教員の方々を雇用し続けることができました。研究室を主宰したこの10年間に出した筆頭／責任原著論文と予算獲得についてまとめた図を下に掲載します。最初の2年間は自身が筆頭として実験を行った論文を出版しつつ、研究員さんや学生さんの研究指導に努め、「Playing manager」といった形で研究室を運営しました。その後、研究員さんと学生さんの実験が軌道に乗ってきて、成川は実験の現場から退き「Manager」に徹するようになった形です。
最初の1年間は学生さんは配属されず、1年目から雇用した研究員さん（伏見圭司さん）と二人三脚で研究室の立ち上げを行いました。研究室の立ち上げに専念できたので、1年目に学生さんの配属がなかったのは良かったのかな、と思っています。また、助教時代の仕事のアウトプットにも専念することができました。2年目からはコンスタントに3-4名の学生さんが配属されて、研究室が活発になっていきました。成川も含めたラボメンバーの数の推移と2年目と10年目の研究室集合写真を以下に示します。軌道に乗ってからは10人程度で構成される研究室となっています。8年目は都立大移籍直後で、新規参画メンバーがいなかった影響で少なくなっています。移籍のタイミングでは、4人の学生さんが都立大に一緒に移籍してくれました。2人の学生さんは外研という形で、もう2人は都立大への進学という形でした。後者の場合、夏に既に静岡大学の院に合格していたにもかかわらず、冬に都立大の院を受け直してくれました。引越しまでしてくれて、感謝しかないです。また、うちに進学予定だった2人は静岡大学に残り、他の研究室に移籍しましたが、彼らの修論発表会を聞きにいき、2年間でしっかりと研究を頑張っていた様子が伝わりました。10年間で卒研修了者として26名、修士修了者として9名、博士修了者として2名の方々を輩出することができました。この間、7報の学生さんが筆頭の論文と1報の学生さんが共同筆頭の論文を出せています。この先もさまざまな学生さんと一緒に面白い研究を展開し、論文をアウトプットしていきたいと思います。
初年度から雇用していた伏見さんは静大最終年度の12月まで働いてくれて、8報の筆頭著者論文、2報の共同筆頭論文を出してくれました。また、都立大への移籍とともに参画してくれた鈴木さんは3年間、働いてくれて、2報の筆頭・共同責任著者論文を出してくれました。1年間という短い期間ですが、同門の渡辺さんが参画してくれて、まだ論文は出せていないですが、1つの筆頭著者論文を準備中です。11年目の4月から伏見さんと渡辺さんが復帰してくれたので、これからも継続して彼らの論文をアウトプットできればと思っています。
卒業生・修了生、元スタッフの方々も増えてきたので、10周年の節目として10年目の3月に、うちに短期間でも在籍した上で、アカデミアで活躍している方々に講演いただき、最後に僕からも10年間の総まとめのような発表をしました。以下のリンク先にその様子を紹介しています。
研究内容としては、ユニークなシアノバクテリア・Acaryochlorisに着目した光受容体の探索、光応答現象の解析、光合成装置の解析を中心に進めつつ、それ以外のシアノバクテリアや真核藻類の新規光受容体の探索も行ってきました。また、発見した光受容体群を改変し、さまざまな光質に応答する分子を創出する研究や、応用利用に向けたエンジニアリングを進める研究も推進しました。近年では開環テトラピロール合成酵素の研究にも従事しています。東大駒場時代の萌芽を基盤として、成川独自の研究を展開できたと自負しています。PIとして独立した当初は、ラボメンバーの研究テーマがそのうち枯渇してしまうのではないか、という不安を感じていましたが、そんな不安は杞憂に終わり、どんどんとやりたいテーマが出てくる形になりました。また、当初の目的からは外れたものの、面白い分子や現象の発見に至った例も多く、研究の奥深さに魅入られてばかりです。
東大駒場時代からの共同研究を持続しつつ、静大に来てからは静大内部での共同研究を大きく発展できました。特に、隣の研究室で研究材料が共通している粟井さんには研究室立ち上げから大変お世話になり、感謝しています。また、グリーン研の宮崎さんとは光受容体の結晶構造解析において、非常に良い形の共同研究を展開できて、今も共同研究を継続しています。他にも、グリーン研の道羅さん、理学部地球科学科の木村さん、グリーン研の兼崎さん、農学部の川岸さん達とも共同研究を展開することができました。都立大に移籍してからも学外の方々との新たな共同研究を展開できていますし、研究材料が共通している得平さんや大林さんとも良い関係が築けています。
教育・大学運営という点では、静岡大学時代は講師という職位であったことから、学科の先生方にご配慮いただき、講義や学内委員の負担をかなり軽くしていただき、研究に注力できる環境でした。その配慮のお陰で、PIとして成熟できたと認識しています。都立大では「即戦力」として評価していただき、着任直後から教育・運営面で色々なことを任せていただけました。既に静岡大学で研究室運営をしていた身であったため、教育・運営と研究との両立もそこまで大変ではなかったと思います（特任教員の方々や事務の方々の支えがあったからこそ、ですが。。）。都立大で3年働き、特に教育面では、だいぶ慣れてきたと自負しています。今後、学科運営に尽力しつつ、大学全体を俯瞰した視点での大学運営にも大きく貢献できればと考えている次第です。
2024年3月に研究室の送別会を開きましたが、10周年ということで、ラボメンバーからサプライズプレゼントをいただきました。普段、名刺を持ち歩いていないため、名刺と名刺入れをいただきました！名刺入れは開環テトラピロールと光受容体の吸収スペクトルがデザインされたオリジナルのものです。また、学部学生さんの手作りのフィコビリソームが設られたカチューシャをいただきました。きちんとロッドの遠位な部位にフィコエリスリン、近位な部位にフィコシアニンがデザインされているのが、ポイント高いです。当研究室では、歓送迎会やセミナーに呼んだ方との懇親会以外には特にイベントはないのですが、このような遊び心に溢れた雰囲気を気に入っています。あくまで研究ファーストでありつつ、仲良しクラブのような馴れ合いにはならない中で、和気藹々と楽しく研究を推進する共同体であれたら、と思っています。
研究室主宰10年というのは節目ではありますが、成川が都立大で定年になるまであとさらに20年あります。この先も研究・教育・大学運営に貢献したいと思います。特に研究・教育面では、学生さん達と成川研独自の研究を展開し、ユニークな論文をアウトプットしていけたらと考えています。
10年間（2014年4月から2024年3月）で出版された原著論文リスト
*: 責任著者, #: 共同筆頭, 青背景: 成川研の筆頭 and/or 責任著者, 緑背景: 成川研の共著者
成川責任、ラボメンバー筆頭（18報）
1. Suzuki, T.*, Yoshimura, M., Arai, M., and Narikawa, R.* (2024) Crucial residue for tuning thermal relaxation kinetics in the biliverdin-binding cyanobacteriochrome photoreceptor revealed by site-saturation mutagenesis. J. Mol. Biol., 436 (5): 168451.
2. Takeda, Y., Ohtsu, I., Suzuki, T., Nakasone, Y., Fushimi, K., Ikeuchi, M., Terazima, M., Dohra, H., and Narikawa, R.* (2023) Conformational change of the engineered biliverdin-binding cyanobacteriochrome during the photoconversion process. Arch. Biochem. Biophys., 745: 109715.
3. Suzuki, T.*, Yoshimura, M., Hoshino, H., Fushimi, K., Arai, M., and Narikawa, R.* (2023) Introduction of reversible cysteine ligation ability to the biliverdin-binding cyanobacteriochrome photoreceptor. FEBS J., 290 (20): 4999-5015.
4. Hoshino, H., and Narikawa, R.* (2023) Novel cyanobacteriochrome photoreceptor with the second Cys residue showing atypical orange/blue reversible photoconversion. Photochem. Photobiol. Sci. 22 (2): 251-261.
5. Miyake, K., Kimura, H., Narikawa, R.* (2022) Identification of significant residues for intermediate accumulation in phycocyanobilin synthesis. Photochem. Photobiol. Sci., 21 (4): 437-446.
6. Fushimi, K.*, and Narikawa, R.* (2021) Unusual ring D fixation by three crucial residues promotes phycoviolobilin formation in the DXCF-type cyanobacteriochrome without the second Cys. Biochem. J., 478 (5): 1043-1059
7. Fushimi, K.#, Hoshino, H.#, Shinozaki-Narikawa, N., Kuwasaki, Y., Miyake, K., Nakajima, T., Sato, M., Kano, F., and Narikawa, R.* (2020) The cruciality of single amino acid replacement for the spectral tuning of biliverdin-binding cyanobacteriochromes. Int. J. Mol. Sci., 21 (17): 6278.
8. Fushimi, K., Matsunaga, T., and Narikawa, R.* (2020) Photoproduct of DXCF cyanobacteriochromes without reversible Cys ligation is destabilized by rotating ring twist of the chromophore. Photochem. Photobiol. Sci., 19 (10): 1289-1299.
9. Fushimi, K.*, Hasegawa, M., Ito, T., Rockwell, N.C., Enomoto, G., Ni-Ni-Win, Lagarias, J. C., Ikeuchi, M. and Narikawa, R.* (2020) Evolution-inspired design of multicolored photoswitches from a single cyanobacteriochrome scaffold. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 117 (27): 15573-15580.
10. Miyake, K., Fushimi, K., Kashimoto, T., Maeda, K., Ni-Ni-Win, Kimura, H., Sugishima, M., Ikeuchi, M., and Narikawa, R.* (2020) Functional diversification of two bilin reductases for light perception and harvesting in unique cyanobacterium Acaryochloris marina MBIC 11017. FEBS J., 287 (18): 4016-4031
11. Kashimoto, T., Miyake, K., Sato, M., Maeda, K., Matsumoto, C., Ikeuchi, M., Toyooka, K., Watanabe, S., Kanesaki, Y,* and Narikawa, R.* (2020) Acclimation process of the chlorophyll d-bearing cyanobacterium Acaryochloris marina to orange light environment revealed by transcriptomic analysis and electron microscopic observation. J. Gen. Appl. Microbiol., 66 (2): 106-115.
12. Kuwasaki, Y., Miyake, K., Fushimi, K., Takeda, Y., Ueda, Y., Nakajima, T., Ikeuchi, M., Sato, M., and Narikawa, R.* (2019) Protein engineering of dual-Cys cyanobacteriochrome AM1_1186g2 for biliverdin incorporation and far-red/blue reversible photoconversion. Int. J. Mol. Sci.,20: 2935
13. Fushimi, K., Miyazaki, T., Kuwasaki, Y., Nakajima, T., Yamamoto, T., Suzuki, K., Ueda, Y., Miyake, K., Takeda, Y., Choi, J.H., Kawagishi, H., Park, E.Y., Ikeuchi, M., Sato, M., and Narikawa, R.* (2019) Rational conversion of chromophore selectivity of cyanobacteriochromes to accept mammalian intrinsic biliverdin. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 116 (17): 8301-8309
14. Hasegawa, M., Fushimi, K., Miyake, K., Nakajima, T., Oikawa, Y., Enomoto, G., Sato, M., Ikeuchi, M., and Narikawa, R.* (2018) Molecular characterization of DXCF cyanobacteriochromes from the cyanobacterium Acaryochloris marina identifies a blue-light power sensor. J. Biol. Chem., 293 (5): 1713-1727
15. Fushimi, K., Ikeuchi, M., and Narikawa, R.* (2017) The expanded red/green cyanobacteriochrome lineage: An evolutionary hot spot. Photochem. Photobiol., 93 (3): 903-906.
16. Fushimi, K., Enomoto, G., Ikeuchi, M., and Narikawa, R.* (2017) Distinctive properties of dark reversion kinetics between two red/green-type cyanobacteriochromes and their application in the photoregulation of cAMP synthesis. Photochem. Photobiol., 93 (3): 681-691.
17. Fushimi, K., Rockwell, N., Enomoto, G., Ni-Ni-Win, Martin, S., Gan, F., Bryant, DA., Ikeuchi, M., Lagarias, J. C., and Narikawa, R.* (2016) Cyanobacteriochrome photoreceptors lacking the canonical Cys residue. Biochemistry, 55 (50): 6981-6995.
18. Fushimi, K., Nakajima, T., Aono, Y., Yamamoto, T., Ni-Ni-Win, Ikeuchi, M., Sato, M., and Narikawa, R.* (2016) Photoconversion and fluorescence properties of a red/green-type cyanobacteriochrome AM1_C0023g2 that binds not only phycocyanobilin but also biliverdin. Front. Microbiol., 7: 588.
成川筆頭・責任、ラボメンバー共著（3報）
19. Narikawa, R.*, Fushimi, K., Ni-Ni-Win, and Ikeuchi, M. (2015) Red-shifted red/green-type cyanobacteriochrome AM1_1870g3 from the chlorophyll d-bearing cyanobacterium Acaryochloris marina. Biochem. Biophys. Res. Commun., 461 (2): 390-5
20. Narikawa, R.*, Nakajima, T., Aono, Y., Fushimi, K., Enomoto, G., Ni-Ni-Win, Itoh, S., Sato, M., and Ikeuchi, M. (2015) A biliverdin-binding cyanobacteriochrome from the chlorophyll d–bearing cyanobacterium Acaryochloris marina. Sci. Rep., 5: 7950
21. Narikawa, R.*, Enomoto, G., Ni-Ni-Win, Fushimi, K., and Ikeuchi, M. (2014) A new dual-Cys cyanobacteriochrome GAF domain found in cyanobacterium Acaryochloris marina, which has an unusual red/blue reversible photoconversion cycle. Biochemistry, 53 (31): 5051-5059
成川共著、ラボメンバー共同筆頭（1報）
22. Makita, Y.#, Suzuki, S.#, Fushimi, K.#, Shimada, S.#, Suehisa, Y., Hirata, M., Kuriyama, T., Kurihara, Y., Hamasaki, H., Okubo-Kurihara, E., Yoshitake, K., Watanabe, T., Sakuta, M., Gojobori, T., Sakami, T., Narikawa, R., Yamaguchi, H., Kawachi, M., and Matsui, M. (2021) Identification of a dual orange/far-red and blue light photoreceptor from an oceanic green picoplankton. Nat. Commun., 12: 3593
成川共著、ラボメンバー共著（4報）
23. Takemura, H., Choi, J.-H., Fushimi, K., Narikawa, R., Wu, J., Kondo, M., Nelson, D., Suzuki, T., Ouchi, H., Inai, M., Hirai, H., and Kawagishi, H. (2023) Role of hypoxanthine-guanine phosphoribosyltransferase in metabolism of fairy chemicals in rice. Organ. Biomol. Chem., 21 (12): 2556-2561.
24. Kuwasaki, Y., Suzuki, K., Yu, G., Yamamoto, S., Otabe, T., Kakihara, Y., Nishiwaki, M., Miyake, K., Fushimi, K., Bekdash, R., Shimizu, Y., Narikawa, R., Nakajima, T., Yazawa, M., and Sato, M. (2022) A red light-responsive photoswitch for deep tissue optogenetics. Nat. Biotechnol., 40 (11): 1672-1679.
25. Tachibana, S.R., Tang, L., Zhu, L., Takeda, Y., Fushimi, K., Ueda, Y., Nakajima, T., Kuwasaki, Y., Sato, M., Narikawa, R., and Fang, C. (2021) An engineered biliverdin-compatible cyanobacteriochrome enables a unique ultrafast reversible photoswitching pathway. Int. J. Mol. Sci., 22 (10): 5252
26. Tachibana, S.R., Tang, L., Cheng Chen, C., Zhu, L., Takeda, Y., Fushimi, K., Seevers. T.K., Narikawa, R., Sato, M., and Fang, C. (2021) Transient electronic and vibrational signatures during reversible photoswitching of a cyanobacteriochrome photoreceptor. Spectrochim Acta A Mol. Biomol. Spectrosc., 250:119379.
成川共著（13報）
27. Priyadarshini, N., Steube, N., Wiens, D., Narikawa, R., Wilde, A., Hochberg, G.K.A., and Enomoto, G. (2023) Evidence for an early green/red photocycle that precedes the diversification of GAF domain photoreceptor cyanobacteriochromes. Photochem. Photobiol. Sci., 22 (6): 1415-1427.
28. Kirpich, J.S., Chang, C.-W., Franse, J., Yu, Q., Escobar, F.V., Jenkins, A.J., Martin, S.S., Narikawa, R., Ames, J.B., Lagarias, J.C., Larsen, D.S. (2021) Comparison of the forward and reverse photocycle dynamics of two highly similar canonical red/green cyanobacteriochromes reveals unexpected differences. Biochemistry, 60 (4): 274-288
29. Enomoto, G., Kamiya, A., Okuda, Y., Narikawa, R., and Ikeuchi, M.* (2020) Tlr0485 is a cAMP-activated c-di-GMP phosphodiesterase in a cyanobacterium Thermosynechococcus. J. Gen. Appl. Microbiol., 66 (2): 147-152
30. Maeda, K., Tamura, J., Okuda, Y., Narikawa, R., Midorikawa, T., and Ikeuchi* (2018) Genetic identification of factors for extracellular cellulose accumulation in the thermophilic cyanobacterium Thermosynechococcus vulcanus: proposal of a novel tripartite secretion sytem. Mol. Microbiol., 109 (1): 121-134
31. Scarbath-Evers, L., Jähnigen, S., Elgabarty, H., Song, C., Narikawa, R., Matysik, J., and Sebastiani, D.* (2017) Structural heterogeneity in parent ground-state structure in AnPixJg2 revealed by spectroscopy and theory. Phys. Chem. Chem. Phys., 19 (21): 13882-13894.
32. Fujisawa, T., Narikawa, R., Maeda, SI., Watanabe S., Kanesaki Y., Kobayashi, K., Nomata, J., Hanaoka, M., Watanabe M., Ehira, S., Suzuki, E., Awai, K., and Nakamura, Y.* (2017) CyanoBase: A large-scale update on its 20th anniversary. Nucleic Acids Res., 45 (D1): D551-D554.
33. Nagao, R.*, Tomo, T., Narikawa, R., Enami, I., and Ikeuchi, M. (2016) Conversion of photosystem II dimer to monomers during photoinhibition is tightly coupled with decrease in oxygen-evolving activity in the diatom Chaetoceros gracilis. Photosyn. Res., 130: 83-91
34. Song, C., Velazquez Escobar, F.J., Xu, X.L., Narikawa, R., Ikeuchi, M., Siebert, F., Gärtner, W., Matysik, J., and Hildebrandt, P.* (2015) A red/green cyanobacteriochrome sustains its color despite a change of the bilin chromophore's protonation state. Biochemistry, 54 (38): 5839-5848
35. Song, C., Narikawa, R., Ikeuchi, M., Gärtner, W., and Matysik, J.* (2015) Color tuning in red/green cyanobacteriochrome AnPixJ: Photoisomerization at C15 causes an excited-state destabilization. J. Phys. Chem. B, 119 (30): 9688-9695
36. Enomoto, G., Ni-Ni-Win, Narikawa, R., Ikeuchi, M.* (2015) Three cyanobacteriochromes work together to form a light color-sensitive input system of c-di-GMP signaling of cell aggregation. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 112 (26): 8082-8087
37. Maeda, K., Narikawa, R., and Ikeuchi, M.* (2015) Measurement of nucleotide triphosphate sugar transferase activity via generation of pyrophosphate. Bio-Protocol, 5 (8): e1450
38. Enomoto, G., Nomura R., Shimada, T., Ni-Ni-Win, Narikawa, R., and Ikeuchi, M.* (2014) Cyanobacteriochrome SesA is a diguanylate cyclase that regulates cell aggregation in Thermosynechococcus. J. Biol. Chem., 289 (36): 24801-24809
39. Maeda, K., Narikawa, R., and Ikeuchi, M.* (2014) CugP is a novel ubiquitous non-GalU-type bacterial UDP-glucose pyrophosphorylases found in cyanobacteria. J. Bacteriol., 196 (13): 2348-2354
