This work presents the identification and proposed biosynthetic pathway for a compound of mixed polyketide-nonribosomal peptide origin that we named acurin A. The compound was isolated from an extract of the filamentous fungus Aspergillus aculeatus, and its core structure resemble that of the mycotoxin fusarin C produced by several Fusarium species. Based on bioinformatics in combination with RT-qPCR experiments and gene-deletion analysis, we identified a biosynthetic gene cluster (BGC) in A. aculeatus responsible for the biosynthesis of acurin A. Moreover, we were able to show that a polyketide synthase (PKS) and a nonribosomal peptide synthetase (NRPS) enzyme separately encoded by this BGC are responsible for the synthesis of the PK-NRP compound, acurin A, core structure. In comparison, the production of fusarin C is reported to be facilitated by a linked PKS-NRPS hybrid enzyme. Phylogenetic analyses suggest the PKS and NRPS in A. aculeatus resulted from a recent fission of an ancestral hybrid enzyme followed by gene duplication. In addition to the PKS- and NRPS-encoding genes of acurin A, we show that six other genes are influencing the biosynthesis including a regulatory transcription factor. Altogether, we have demonstrated the involvement of eight genes in the biosynthesis of acurin A, including an in-cluster transcription factor. This study highlights the biosynthetic capacity of A. aculeatus and serves as an example of how the CRISPR/Cas9 system can be exploited for the construction of fungal strains that can be readily engineered.

中文翻译：

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Acurin A，一种新型杂合化合物，由棘孢曲霉中单独翻译的 PKS 和 NRPS 编码基因生物合成。

这项工作介绍了我们命名为 acurin A 的混合聚酮化合物 - 非核糖体肽来源的化合物的鉴定和提议的生物合成途径。 该化合物是从丝状真菌 Aspergillus aculeatus 的提取物中分离出来的，其核心结构类似于真菌毒素镰刀菌素 C由几种镰刀菌属物种产生。基于生物信息学结合 RT-qPCR 实验和基因缺失分析，我们在 A. aculeatus 中鉴定了一个生物合成基因簇 (BGC)，负责 acurin A 的生物合成。此外，我们能够证明聚酮化合物合酶 (PKS) ) 和由该 BGC 单独编码的非核糖体肽合成酶 (NRPS) 酶负责合成 PK-NRP 化合物，accurin A，核心结构。相比下，据报道，连接的 PKS-NRPS 杂合酶促进了镰刀菌素 C 的产生。系统发育分析表明 A. aculeatus 中的 PKS 和 NRPS 是由最近的祖先杂交酶裂变和基因复制引起的。除了 acurin A 的 PKS 和 NRPS 编码基因外，我们还发现其他六个基因正在影响生物合成，包括调节转录因子。总之，我们已经证明了八种基因参与 acurin A 的生物合成，包括簇内转录因子。这项研究突出了棘球蚴的生物合成能力，并作为一个例子，说明如何利用 CRISPR/Cas9 系统构建易于设计的真菌菌株。aculeatus 是由最近的祖先杂交酶裂变和基因复制引起的。除了 acurin A 的 PKS 和 NRPS 编码基因外，我们还发现其他六个基因正在影响生物合成，包括调节转录因子。总之，我们已经证明了八种基因参与 acurin A 的生物合成，包括簇内转录因子。这项研究突出了棘球蚴的生物合成能力，并作为一个例子，说明如何利用 CRISPR/Cas9 系统构建易于设计的真菌菌株。aculeatus 是由最近的祖先杂交酶裂变和基因复制引起的。除了 acurin A 的 PKS 和 NRPS 编码基因外，我们还发现其他六个基因正在影响生物合成，包括调节转录因子。总之，我们已经证明了八种基因参与 acurin A 的生物合成，包括簇内转录因子。这项研究突出了棘球蚴的生物合成能力，并作为一个例子，说明如何利用 CRISPR/Cas9 系统构建易于设计的真菌菌株。我们表明其他六个基因正在影响生物合成，包括调节转录因子。总之，我们已经证明了八种基因参与 acurin A 的生物合成，包括簇内转录因子。这项研究突出了棘球蚴的生物合成能力，并作为一个例子，说明如何利用 CRISPR/Cas9 系统构建易于设计的真菌菌株。我们表明其他六个基因正在影响生物合成，包括调节转录因子。总之，我们已经证明了八种基因参与 acurin A 的生物合成，包括簇内转录因子。这项研究突出了棘球蚴的生物合成能力，并作为一个例子，说明如何利用 CRISPR/Cas9 系统构建易于设计的真菌菌株。