Breaking into nature's secret medicine cabinet: lichens - a biochemical goldmine ready for discovery
- PMID: 40007421
- PMCID: PMC11923402
- DOI: 10.1111/nph.70003
Breaking into nature's secret medicine cabinet: lichens - a biochemical goldmine ready for discovery
Abstract
Secondary metabolites are a crucial source of bioactive compounds playing a key role in the development of new pharmaceuticals. Recently, biosynthetic research has benefited significantly from progress on various fronts, including reduced sequencing costs, improved genome/metabolome mining strategies, and expanding tools/databases to compare and characterize chemical diversity. Steady advances in these fields are crucial for research on non-modal organisms such as lichen-forming fungi (LFF). Although most fungi produce bioactive metabolites, biosynthetic research on LFF (c. 21% of known fungi) lags behind, primarily due to experimental challenges. However, in recent years, several such challenges have been tackled, and, in parallel, a critical foundation of genomic data and pipelines has been established to accomplish the valorization of this potential. Integrating these concurrent advances to accelerate biochemical research in LFF provides a promising opportunity for new discoveries. This review summarizes the following: recent advances in fungal and LFF omics, and chemoinformatics research; studies on LFF biosynthesis, including chemical diversity and evolutionary/phylogenetic aspects; and experimental milestones in LFF biosynthetic gene functions. At the end, we outline a vision and strategy to combine the progress in these research areas to harness the biochemical potential of LFF for pharmaceutical development.
Los metabolitos secundarios constituyen una fuente esencial de compuestos bioactivos y, por ende, desempeñan un papel clave en el desarrollo de nuevos productos farmacéuticos. En los últimos años, la investigación biosintética se ha beneficiado significativamente de avances en diversos frentes, incluidos la reducción de los costos de secuenciación, el perfeccionamiento de las estrategias de minería genómica y metabolómica, y la expansión de herramientas y bases de datos para comparar y caracterizar la diversidad química. Estos progresos continuos son especialmente relevantes para el estudio de organismos no modelo, como los hongos formadores de líquenes (LFF, por sus siglas en inglés). Aunque la mayoría de los hongos produce metabolitos bioactivos, la investigación biosintética en LFF (que representan aproximadamente el 21% de los hongos conocidos) se encuentra rezagada, principalmente debido a desafíos experimentales. Sin embargo, en años recientes se han abordado varios de estos obstáculos y, de forma simultánea, se han generado bases de datos genómicos y herramientas críticas para valorizar este potencial. La integración de estos avances en la investigación bioquímica de los LFF ofrece una oportunidad notable para la obtención de nuevos descubrimientos. Esta revisión abarca los siguientes puntos: los avances recientes en las investigaciones ómicas de hongos y LFF, así como en quimioinformática; estudios sobre la biosíntesis de los LFF, incluyendo su diversidad química y aspectos evolutivos/filogenéticos; y hitos experimentales en la función de genes biosintéticos de LFF. Finalmente, se plantea una visión y estrategia para combinar estos desarrollos y aprovechar el potencial bioquímico de los LFF en la innovación farmacéutica.
Keywords: bioactive metabolites; biosynthetic genes; drug discovery; lichenized fungi; natural products; omics; secondary metabolism; symbiotic fungi.
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