Cloning large natural product gene clusters from the environment: Piecing environmental DNA gene clusters back together with TAR

Biopolymers

Volumn 93, Issue 9, 2010, Pages 833-844

  Kim, Jeffrey H ^a   Feng, Zhiyang ^a   Bauer, John D ^a   Kallifidas, Dimitris ^a   Calle, Paula Y ^a   Brady, Sean F ^a  

^a ROCKEFELLER UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

eDNA; Metagenomics; Natural products; TAR

Indexed keywords

BACTERIAL SPECIES; BIOSYNTHETIC GENE CLUSTER; CHEMICAL DIVERSITY; ENVIRONMENTAL SAMPLE; GENE CLUSTERS; HETEROLOGOUS EXPRESSION; METAGENOMICS; NATURAL PRODUCTS; POTENTIAL SOLUTIONS; PRACTICAL METHOD; REASSEMBLY; SACCHAROMYCES CEREVISIAE; SECONDARY METABOLITES;

BACTERIA; BACTERIOLOGY; BIOSYNTHESIS; CLONING; DNA; DNA SEQUENCES; EXTRACTION; METABOLITES; SOILS; TAR; YEAST;

GENE EXPRESSION;

DNA; NATURAL PRODUCT;

ARTICLE; CHEMICAL STRUCTURE; COSMID; DNA LIBRARY; ECOLOGICAL GENETICS; GENE CLUSTER; GENE SEQUENCE; GENETIC RECOMBINATION; MOLECULAR CLONING; NONHUMAN; SACCHAROMYCES CEREVISIAE; SOIL; TRANSFORMATION ASSOCIATED RECOMBINATION;

CALIFORNIA; CLONING, MOLECULAR; DNA, COMPLEMENTARY; ESCHERICHIA COLI; GENOME, BACTERIAL; MULTIGENE FAMILY; SACCHAROMYCES CEREVISIAE; SOIL MICROBIOLOGY; UTAH;

BACTERIA (MICROORGANISMS); SACCHAROMYCES CEREVISIAE; UNCULTURED BACTERIUM;

EID: 77954630177     PISSN: 00063525     EISSN: 10970282     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/bip.21450     Document Type: Article

References (56)

1. Newman, D. J.; Cragg, G. M. J Nat Prod 2004, 67, 1216-1238.
2. Newman, D. J.; Cragg, G. M. J Nat Prod 2007, 70, 461-477.
3. Gans, J.; Wolinsky, M.; Dunbar, J. Science 2005, 309, 1387-1390.
4. Rappe, M. S.; Giovannoni, S. J. Annu Rev Microbiol 2003, 57, 369-394.
5. Torsvik, V.; Goksoyr, J.; Daae, F. L. Appl Environ Microbiol 1990, 56, 782-787.
6. Torsvik, V.; Ovreas, L.; Thingstad, T. F. Science 2002, 296, 1064-1066.
7. Handelsman, J.; Rondon, M. R.; Brady, S. F.; Clardy, J.; Goodman, R. M. Chem Biol 1998, 5, R245-R249.
8. Wang, G. Y.; Graziani, E.; Waters, B.; Pan, W.; Li, X.; McDermott, J.; Meurer, G.; Saxena, G.; Andersen, R. J.; Davies, J. Org Lett 2000, 2, 2401-2404.
9. Gillespie, D. E.; Brady, S. F.; Bettermann, A. D.; Cianciotto, N. P.; Liles, M. R.; Rondon, M. R.; Clardy, J.; Goodman, R. M.; Handelsman, J. Appl Environ Microbiol 2002, 68, 4301-4306.
10. Brady, S. F.; Clardy, J. Angew Chem Int Ed Engl 2005, 44, 7063-7065.
11. King, R. W.; Bauer, J. D.; Brady, S. F. Angew Chem Int Ed Engl 2009, 48, 6257-6261.
12. Courtois, S.;Cappellano, C.M.;Ball, M.;Francou, F.X.;Normand, P.; Helynck, G.; Martinez, A.; Kolvek, S. J.; Hopke, J.; Osburne, M. S.;August, P.R.;Nalin, R.;Guerineau, M.;Jeannin, P.;Simonet, P.; Pernodet, J.L. Appl Environ Microbiol 2003, 69, 49-55.
13. Guan, C.; Ju, J.; Borlee, B. R.; Williamson, L. L.; Shen, B.; Raffa, K. F.; Handelsman, J. Appl Environ Microbiol 2007, 73, 3669-3676.
14. Lim, H. K.; Chung, E. J.; Kim, J. C.; Choi, G. J.; Jang, K. S.; Chung, Y. R.; Cho, K. Y.; Lee, S. W. Appl Environ Microbiol 2005, 71, 7768-7777.
15. Brady, S. F.; Chao, C. J.; Handelsman, J.; Clardy, J. Org Lett 2001, 3, 1981-1984.
16. Brady, S. F.; Clardy, J. J Nat Prod 2004, 67, 1283-1286.
17. Brady, S. F.; Chao, C. J.; Clardy, J. J Am Chem Soc 2002, 124, 9968-9969.
18. Brady, S. F.; Clardy, J. Org Lett 2005, 7, 3613-3616.
19. Brady, S. F.; Chao, C. J.; Clardy, J. Appl Environ Microbiol 2004, 70, 6865-6870.
20. Clardy, J.; Brady, S. F. J Bacteriol 2007, 189, 6487-6489.
21. Schmidt, E. W.; Nelson, J. T.; Rasko, D. A.; Sudek, S.; Eisen, J. A.; Haygood, M. G.; Ravel, J. Proc Natl Acad Sci USA 2005, 102, 7315-7320.
22. Liles, M. R.; Williamson, L. L.; Rodbumrer, J.; Torsvik, V.; Goodman, R. M.; Handelsman, J. Appl Environ Microbiol 2008, 74, 3302-3305.
23. Mathee, K.; Narasimhan, G.; Valdes, C.; Qiu, X.; Matewish, J. M.; Koehrsen, M.; Rokas, A.; Yandava, C. N.; Engels, R.; Zeng, E.; Olavarietta, R.; Doud, M.; Smith, R. S.; Montgomery, P.; White, J. R.; Godfrey, P. A.; Kodira, C.; Birren, B.; Galagan, J. E.; Lory, S. Proc Natl Acad Sci USA 2008, 105, 3100-3105.
24. Kouprina, N.; Larionov, V. Nat Protoc 2008, 3, 371-377.
25. Zhang, Y.; Buchholz, F.; Muyrers, J. P.; Stewart, A. F. Nat Genet 1998, 20, 123-128.
26. Wenzel, S. C.; Gross, F.; Zhang, Y.; Fu, J.; Stewart, A. F.; Muller, R. Chem Biol 2005, 12, 349-356.
27. Holt, R. A.; Warren, R.; Flibotte, S.; Missirlis, P. I.; Smailus, D. E. Bioessays 2007, 29, 580-590.
28. Sharan, S. K.; Thomason, L. C.; Kuznetsov, S. G.; Court, D. L. Nat Protoc 2009, 4, 206-223.
29. Thomason, L.; Court, D. L.; Bubunenko, M.; Costantino, N.; Wilson, H.; Datta, S.; Oppenheim, A. Curr Protoc Mol Biol 2007, 1.16.
30. Sawitzke, J. A.; Thomason, L. C.; Costantino, N.; Bubunenko, M.; Datta, S.; Court, D. L. Methods Enzymol 2007, 421, 171-199.
31. Court, D. L.; Sawitzke, J. A.; Thomason, L. C. Annu Rev Genet 2002, 36, 361-388.
32. Larionov, V.; Kouprina, N.; Eldarov, M.; Perkins, E.; Porter, G.; Resnick, M. A. Yeast 1994, 10, 93-104.
33. Larionov, V.; Kouprina, N.; Graves, J.; Resnick, M. A. Proc Natl Acad Sci USA 1996, 93, 13925-13930.
34. Gibson, D. G.; Benders, G. A.; Andrews-Pfannkoch, C.; Denisova, E. A.; Baden-Tillson, H.; Zaveri, J.; Stockwell, T. B.; Brownley, A.; Thomas, D. W.; Algire, M. A.; Merryman, C.; Young, L.; Noskov, V. N.; Glass, J. I.; Venter, J. C.; Hutchison, C. A., III; Smith, H. O. Science 2008, 319, 1215-1220.
35. Gibson, D. G.; Benders, G. A.; Axelrod, K. C.; Zaveri, J.; Algire, M. A.; Moodie, M.; Montague, M. G.; Venter, J. C.; Smith, H. O.; Hutchison, C. A., III. Proc Natl Acad Sci USA 2008, 105, 20404-20409.
36. Shao, Z.; Zhao, H. Nucleic Acids Res 2009, 37, e16.
37. Brady, S. F. Nat Protoc 2007, 2, 1297-1305.
38. Seow, K. T.; Meurer, G.; Gerlitz, M.; Wendt-Pienkowski, E.; Hutchinson, C. R.; Davies, J. J Bacteriol 1997, 179, 7360-7368.
39. Lukashin, A. V.; Borodovsky, M. Nucleic Acids Res 1998, 26, 1107-1115.
40. Margulies, M.; Egholm, M.; Altman, W. E.; Attiya, S.; Bader, J. S.; Bemben, L. A.; Berka, J.; Braverman, M. S.; Chen, Y. J.; Chen, Z.; Dewell, S. B.; Du, L.; Fierro, J. M.; Gomes, X. V.; Godwin, B. C.; He, W.; Helgesen, S.; Ho, C. H.; Irzyk, G. P.; Jando, S. C.; Alenquer, M. L.; Jarvie, T. P.; Jirage, K. B.; Kim, J. B.; Knight, J. R.; Lanza, J. R.; Leamon, J. H.; Lefkowitz, S. M.; Lei, M.; Li, J.; Lohman, K. L.; Lu, H.; Makhijani, V. B.; McDade, K. E.; McKenna, M. P.; Myers, E. W.; Nickerson, E.; Nobile, J. R.; Plant, R.; Puc, B. P.; Ronan, M. T.; Roth, G. T.; Sarkis, G. J.; Simons, J. F.; Simpson, J. W.; Srinivasan, M.; Tartaro, K. R.; Tomasz, A.; Vogt, K. A.; Volkmer, G. A.; Wang, S. H.; Wang, Y.; Weiner, M. P.; Yu, P.; Begley, R. F.; Rothberg, J. M. Nature 2005, 437, 376-380.
41. Tatusov, R. L.; Altschul, S. F.; Koonin, E. V. Proc Natl Acad Sci USA 1994, 91, 12091-12095.
42. Rausch, C.; Weber, T.; Kohlbacher, O.; Wohlleben, W.; Huson, D. H. Nucleic Acids Res 2005, 33, 5799-5808.
43. Bierman, M.; Logan, R.; O'Brien, K.; Seno, E. T.; Rao, R. N.; Schoner, B. E. Gene 1992, 116, 43-49.
44. Kouprina, N.; Noskov, V. N.; Larionov, V. Methods Mol Biol 2006, 349, 85-101.
45. Gietz, R. D.; Schiestl, R. H. Nat Protoc 2007, 2, 31-34.
46. Nougayrede, J. P.; Homburg, S.; Taieb, F.; Boury, M.; Brzuszkiewicz, E.; Gottschalk, G.; Buchrieser, C.; Hacker, J.; Dobrindt, U.; Oswald, E. Science 2006, 313, 848-851.
47. Tobias Kieser, M. J. B.; Mark J. B.; Keith F. C.; David A. H. Practical Streptomyces Genetics; John Innes Centre: Colney, Norwich NR4 7UH, England, 2000.
48. Thompson, J. D.; Gibson, T. J.; Higgins, D. G. Curr Protoc Bioinformatics 2002, 2.3.
49. Banik, J. J.; Brady, S. F. Proc Natl Acad Sci USA 2008, 105, 17273-17277.
50. Buckingham, J. Dictionary of Natural Products; CRC Press: London, 2007.
51. Laatsch, H.; Laatsch, H.; Eds. AntiBase 2009: The Natural Compound Identifier. Wiley VCH: Hoboken, New Jersey, 2009.
52. Dewick, P. M. Medicinal Natural Products: A Biosynthetic Approach; Wiley: West Sussex, England, 2002.
53. Muller, C.; Nolden, S.; Gebhardt, P.; Heinzelmann, E.; Lange, C.; Puk, O.; Welzel, K.; Wohlleben, W.; Schwartz, D. Antimicrob Agents Chemother 2007, 51, 1028-1037.
54. Miao, V.; Coeffet-Legal, M. F.; Brian, P.; Brost, R.; Penn, J.; Whiting, A.; Martin, S.; Ford, R.; Parr, I.; Bouchard, M.; Silva, C. J.; Wrigley, S. K.; Baltz, R. H. Microbiology 2005, 151, 1507-1523.
55. McHenney, M. A.; Hosted, T. J.; Dehoff, B. S.; Rosteck, P. R., Jr.; Baltz, R. H. J Bacteriol 1998, 180, 143-151.
56. Gibson, D. G. Nucleic Acids Res 2009, 37, 6984-6990.