Efficient Reconstitution of Basidiomycota Diterpene Erinacine Gene Cluster in Ascomycota Host Aspergillus oryzae Based on Genomic DNA Sequences

米曲霉 基因组DNA 基因簇 基因 基因组 生物 质粒 子囊菌纲 DNA测序 DNA 转化(遗传学) 遗传学 生物化学
作者
Chengwei Liu,Atsushi Minami,Taro Ozaki,Jing Wu,Hirokazu Kawagishi,Jun‐ichi Maruyama,Hideaki Oikawa
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:141 (39): 15519-15523 被引量:83
标识
DOI:10.1021/jacs.9b08935
摘要

To develop the versatile methodology for genome mining of mushroom metabolites, we examined the production of bioactive diterpenes erinacines using genomic DNA sequences. In this report, we initially identified high expression loci (hot spots) in Aspergillus oryzae by sequencing the genomic DNAs from highly yielding transformants which were obtained in our previous biosynthetic studies. Genome editing knock-in of all erinacine biosynthetic genes directly to the hot spot showed that A. oryzae correctly spliced more than 90% of the introns in the mushroom genomic DNA gene sequences. Then, we reconstituted the erinacine biosynthetic gene cluster using two rounds of knock-in of the cDNAs and newly developed repeatable genetic engineering by plasmid recycling. At 100% transformation rate, we obtained a transformant that successfully produced erinacine Q and its intermediates. In this study, we elucidated a biosynthetic pathway of erinacines involving functionally unique hydroxylation supported by dehydrogenase EriH and xylose-specific glycosylation by introducing plant genes for supplying UDP-xylose. Our newly developed hot spot knock-in and plasmid recycling allowed us to avoid a time-consuming screening process and to use unlimited introduction of biosynthetic genes due to marker-free genome editing.
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