For decades, fungi have been a source of FDA-approved natural products such as penicillin, cyclosporine, and the statins. Recent breakthroughs in DNA sequencing suggest that millions of fungal species exist on Earth with each genome encoding pathways capable of generating as many as dozens of natural products. However, the majority of encoded molecules are difficult or impossible to access because the organisms are uncultivable or the genes are transcriptionally silent. To overcome this bottleneck in natural product discovery, we developed the HEx (Heterologous EXpression) synthetic biology platform for rapid, scalable expression of fungal biosynthetic genes and their encoded metabolites in Saccharomyces cerevisiae. We applied this platform to 41 fungal biosynthetic gene clusters from diverse fungal species from around the world, 22 of which produced detectable compounds. These included novel compounds with unexpected biosynthetic origins, particularly from poorly studied species. This result establishes the HEx platform for rapid discovery of natural products from any fungal species, even those that are uncultivable, and opens the door to discovery of the next generation of natural products.

Eukaryotes utilize a highly-conserved set of drug efflux transporters to confer pleiotropic drug resistance (PDR). Despite decades of effort interrogating this process, multiple aspects of the PDR process, in particular PDR regulation, remain mysterious. In order to interrogate the regulation of this critical process, we have developed a small-molecule responsive biosensor that couples PDR transcriptional induction to growth rate in Saccharomyces cerevisiae. We applied this system to genome-wide screens for potential PDR regulators using the homozygous diploid deletion collection. These screens identified and characterized a series of genes with significant but previously uncharacterized roles in the modulation of the yeast PDR in addition to recapitulating previously-known factors involved in PDR regulation. Furthermore, we demonstrate that disruptions of the mitotic spindle checkpoint assembly lead to elevated PDR response in response to exposure to certain compounds. These results not only establish our biosensor system as a viable tool to investigate PDR in high-throughput, but also uncovers novel control mechanisms governing PDR response and a previously uncharacterized link between this process and cell cycle regulation.