摘要
天然产物结构表征是其发现过程的限速步骤之一。本文作者使用微晶电子衍射(MicroED)并结合基因组挖掘策略加速天然产物的发现与结构阐明。在该策略指导下，作者快速确定Py-469的结构，并修正fischerin结构，突出MicroED和合成生物学在天然产物发现中的协同作用并推进新药发现速度。
内容
Py-469的发现和结构表征作者首先将真菌代谢物α-吡啶酮作为基因组挖掘和MicroED目标，包括ilicicolin H（1）、fischerin（2）、maximiscin和atpenin A5等（图1）。
1的生合成基因簇如图2a所示，icc簇与其他簇相比，该簇编码三种额外的酶，分别是P450 (iccF)、SDR (iccH)和OYE (iccG)，作者推测可能会进一步后修饰1（图2b）。为验证这一假设，作者将这三个基因与产生1的五个基因（iccA-iccE）在构巢曲霉进行异源表达（图2c），鉴定出新化合物Py-469（3），其从宿主中纯化后利用MicroED进行从头结构解析。
fischerin的重新发现和结构修正鉴于MicroED比从NMR数据分析立体化学更具优势，作者接下来对fischerin (2)进行结构解析，其具有罕见的顺式十氢化萘母核。作者推测其生合成途径与PKS-NRPS途径产生的7类似（图3a）。经过基因组挖掘，作者从炭黑曲霉中鉴定2的生合成基因簇fin，并且其PKS-NRPS不含有MT（图3b, c）。下一步作者在构巢曲霉重构2的生合成途径，如图3d所示，finACDEHIJ共表达产生2。
2的生合成途径如下图所示。
作者尝试使用2D NMR或X射线晶体学确定2的相对立体化学，但没有成功。然后作者使用MicroED方法首次报道2的晶体结构并修正其结构，此外发现共代谢微量杂质Austinol（图4）。从混合物中识别天然产物进一步突出MicroED在天然产物发现和表征中的适用性，特别是对于相关微量化合物。
本文作者通过基因组挖掘方法发现Py-469 (3)并重新发现fischerin (2)，对于新的天然产物，可以使用MicroED进行从头结构测定，以上结果突出合成生物学和MicroED在天然产物发现中发挥的协同作用，为发现和鉴定结构复杂的天然产物提供参考。
叨叨
微晶电子衍射（MicroED）技术可以快速、高分辨率的测定小分子化合物和生物大分子的三维结构。
使用电子作为入射光束，在冷冻透射电镜（cryo-TEM）上获得MicroED微晶电子衍射数据。由于它是衍射技术，像X射线晶体衍射一样，样品需要经过结晶。
结晶过程与X射线晶体学基本相同。然而，由于晶体与电子的相互作用远远强于与X射线的相互作用，因而可分析小很多的晶体。可以轻松地分析远小于100 nm的晶体。这可以显著地缩短样品制备过程，并且可以分析由于太小而不能用其他衍射方法分析的晶体。
数据收集时间仅几分钟，可以得到原子分辨率的三维结构。
https://www.thermofisher.cn/cn/zh/home/electron-microscopy/life-sciences/microed.html
原文刊载于【遇见生物合成】公众号
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