En la mayoría de los eucariotas, la expresión génica puede suprimirse mediante la degradación específica de la secuencia del ARN diana por ARN pequeños (ARNs) complementarios, un proceso denominado ARN de interferencia (ARNi). Las herramientas de ARNi más recientes se basan en ARNs que están diseñados para silenciar genes específicos de plantas y patógenos. Estos ARNs se denominan ARNs artificiales (art-sRNAs), que suelen tener una longitud de 21 nt y están diseñados computacionalmente para silenciar el ARN diana con gran eficacia y especificidad.

Nuestro laboratorio busca desarrollar herramientas art-sRNAi de próxima generación para controlar la expresión génica e inducir resistencia antiviral en plantas.

Tenemos los siguientes objetivos específicos:

(i) Optimizar la eficacia, el ajuste fino y la sistematicidad de los ARNi artísticos para el control absoluto de la expresión génica de las plantas.

(ii) Desarrollar art-sRNAi eficientes libres de OMG mediante la producción rentable y la administración tópica de precursores de art-sRNA a las plantas, y utilizar vectores virales o mediante la edición de precursores de sRNA endógenos para expresar art-sRNAs.

(iii) Aplicar estas metodologías optimizadas para mejorar cultivos reales.

* Autor de correspondencia, ** Contribución por igual
2025

Ariel H. Tomassi**, María Juárez-Molina**, Adriana E. Cisneros, Ana Alarcia, Francesca Orlando, Sara Toledano-Franco, Silvia Presa, Antonio Granell, Alberto Carbonell* (2025). Precision RNAi in Tomato Using Synthetic Trans-Acting Small Interfering RNAs Derived From Minimal Precursors. bioRxiv. doi: 10.1101/2025.04.10.648111

María Juárez-Molina, Ana Alarcia, Anamarija Primc, Iván Ortega-Miralles, Adriana E. Cisneros, Alberto Carbonell* (2025). Gene Silencing in Plants by Artificial Small RNAs Derived from Minimal Precursors and Expressed via Tobacco Rattle Virus. bioRxiv. doi: 10.1101/2025.03.27.645721

Ariel H. Tomassi**, Ana Perea-García**, Guillermo Rodrigo, Javier Sánchez-Vicente, Adriana E. Cisneros, Marta Olmos, Amparo Andrés-Bordería, Lucio López-Dolz, José-Antonio Daròs, Lola Peñarrubia* and Alberto Carbonell* (2025). Arabidopsis thaliana Iron Superoxide Dismutase FeSOD1 Protects ARGONAUTE 1 in a Copper-Dependent Manner. bioRxiv. doi: 10.1101/2025.02.26.640378

Adriana E. Cisneros, Alberto Carbonell* (2025). A visual reporter system for analyzing small RNA-triggered local and systemic silencing of an endogenous plant gene. In: Plant MicroRNAs: Methods and Protocols, second edition (Ed. Stefan de Folter). Methods in Molecular Biology (in press) 2408: 227-242. Springer Protocols series, Humana Press, NY, USA. ISBN: 978-1-0716-4397-6.

Adriana E. Cisneros**, Ana Alarcia**, Juan José Llorens-Gámez, Ana Puertes, María Juárez-Molina, Anamarija Primc and Alberto Carbonell* (2025). Syn-tasiR-VIGS: Virus-Based Targeted RNAi in Plants By Synthetic Trans Acting Small Interfering RNAs Derived from Minimal Precursors. Nucleic Acids Research 53 (5): gkaf183.

2023

Adriana E. Cisneros, Tamara Martín-García, Anamarija Primc, Wojtek Kuziuta, Javier Sánchez-Vicente Verónica Aragonés, José-Antonio Daròs, Alberto Carbonell* (2023). Transgene-free virus-based gene silencing in plant by artificial microRNAs derived from minimal precursors. Nucleic Acids Research 51 (19): 10719–10736.

Adriana E. Cisneros, Purificación Lisón, Laura Campos, Joan Manel López-Tubau, Teresa Altabella, Albert Ferrer, José-Antonio Daròs, Alberto Carbonell* (2023). Down-regulation of Tomato STEROL GLYCOSYLTRANSFERASE 1 Perturbs Plant Development and Facilitates Viroid Infection. Journal of Experimental Botany 74 (5): 1564-1578.

Francesco Di Serio, Robert A. Owens, Beatriz Navarro, Pedro Serra, Ángel Emilio Martínez de Alba, Sonia Delgado, Alberto Carbonell, Selma Gago-Zachert (2023). Role of RNA silencing in plant-viroid interaction and in viroid pathogenesis. Virus Research 323. 198964.

2022

María-Carmen Marqués, Javier Sánchez-Vicente, Raúl Ruiz, Roser Montagud-Martínez, Rosa Márquez-Costa, Gustavo Gómez, Alberto Carbonell, José-Antonio Daròs*, Guillermo Rodrigo* (2022). Diagnostics of plant viral infections with CRISPR-Cas12a and CRISPR-Cas13d. ACS Synthetic Biology 11 (7): 2384-2393.

Adriana E. Cisneros, Ainhoa de la Torre-Montaña, Alberto Carbonell* (2022). Systemic silencing of an endogenous plant gene by two classes of mobile 21-nucleotide artificial small RNAs. The Plant Journal 110 (4): 1166-1181.

Lucio López-Dolz, Maria Spada, José-Antonio Daròs and Alberto Carbonell* (2022). Fine-tune control of plant gene expression by synthetic trans-acting small interfering RNAs. In: Plant Gene Silencing: Methods and Protocols (Eds. Kirankumar Mysore and Muthappa Senthil-Kumar). Methods in Molecular Biology 2408: 227-242. Springer Protocols series, Humana Press, NY, USA. ISBN: 978-1-0716-1875-2.

Alberto Carbonell* (2022). RNAi tools for controlling viroid diseases. Virus Research 198729.

Vicente Pallás, Carmen Hernández, Jose Francisco Marcos, José-Antonio Daròs, Beatriz Navarro, José Antonio Navarro, Marcos de la Peña, Selma Gago-Zachert, María Eugenia Gas, Alberto Carbonell, Carmelo López, Ángel Emilio Martínez de Alba, Francesco Di Serio, Pedro Moreno (2022). In memoriam of Ricardo Flores: the career, achievements, and legacy of an inspirational plant virologist. Virus Research 198718.

2021

Vicente Pallás Benet, Alberto Carbonell, Miguel Aranda, Blanca Landa del Castillo, Carlos López Herrera, Enrique Moriones Alonso, Juan A. Navas Cortés, Félix Ortego Alonso, Rafael Zas Arregui (2021). Plant health. Resistance to pests and diseases. In: Sustainable primary production (Eds. Enrique Olmos Aranda, Mónica Venegas Calerón), vol. 6: 85-105. CSIC Scientific Challenges: Towards 2030. Editorial CSIC. ISBN: 978-84-00-10748-2.

Adriana E. Cisneros, Ainhoa De la Torre-Montaña, Tamara Martín-García, Alberto Carbonell* (2021). Artificial small RNAs for functional genomics in plants. In: RNA-based technologies for functional genomics in plants (Eds. Guiliang Tang, Sachin Teotia, Xiaoqing Tang, Deepali Singh). Concepts and Strategies in Plant Sciences 16076: 1-29. Springer Nature. eBook ISBN: 978-3-030-64994-4.

2020

Minglei Yang, Hugh Woolfenden, Yueying Zhang, Xiaofeng Fang, Qi Liu, Maria Louisa Vigh, Jitender Cheema, Xiaofei Yang, Matthew Norris, Sha Yu, Hang Zhang, Alberto Carbonell, Peter Brodersen, Jiawei Wang, Caroline Dean, Yiliang Ding* (2020). RNA structure-dependent activation of endonuclease RISC promotes miRNA cleavage in vivo. Nucleic Acids Research 48 (15): 8767-8781.

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Adriana E. Cisneros and Alberto Carbonell* (2020). Artificial Small RNA-Based Silencing Tools for Antiviral Resistance in Plants. Plants 9 (6): 669.

Pedro Serra, Alberto Carbonell, Beatriz Navarro, Selma Gago-Zachert, Shifang Li, Francesco Di Serio*, Ricardo Flores* (2020). Symptomatic plant viroid infections in phytopathogenic fungi: a request for a critical reassessment. Proceedings of the National Academy of Science 117 (19): 10126-10128.

2019

Carbonell, A.*, Purificación Lisón and Daròs, J.A. (2019). Multi-targeting of viral RNAs with synthetic trans-acting small interfering RNAs enhances plant antiviral resistance. The Plant Journal 100: 720-737.

Cervera-Seco, L., Marqués, M.C., Sanz-Carbonell, A., Márquez-Molins, J., Carbonell, A.,  Daròs, J.A. and Gómez, G. (2019) Identification and characterization of a stress-responsive TAS3-derived tasiRNA in melon. Plant and Cell Physiology 60 (11): 2382-2393.

Carbonell, A.* and Daròs, J.A. (2019). Design, Synthesis, and Functional Analysis of Highly Specific Artificial Small RNAs With Antiviral Activity in Plants. In: Antiviral Resistance in Plants: Methods and Protocols (Eds. Kappei Kobayashi and Masamichi Nishiguchi). Methods in Molecular Biology 2028: 231-246.

Carbonell, A.* (2019). Secondary small interfering RNA-based silencing tools in plants: an update. Frontiers in Plant Science 10: 687.

Carbonell, A.* (2019). Design and high-throughput generation of artificial small RNA constructs for plants. In: Plant MicroRNAs: Methods and Protocols (Ed. Stephan de Folter). Methods in Molecular Biology 1932: 247-260.

Líneas de investigación en curso

Línea 1: Pequeños RNAs Artificiales: RNAi de Última Generación Para la Mejora de Cultivos (art-sRNAi).

Entidad Financiadora: MICIU (AEI)/Cofinanciación FEDER. Referencia PID2021-122186OB-100. 01/09/2022-31/08/2025.

IP: Alberto Carbonell.

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Línea 2: Vacunas para la protección de cultivos frente a virus basadas en vectores virales que expresan pequeños ARNs artificiales (art-vacs)

Entidad Financiadora: MICIU (AEI)/Cofinanciación FEDER. Referencia CNS2-135107-100. 01/09/2023-31/08/2025.

IP: Alberto Carbonell.

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Línea 3: Optimización de la productividad de cultivos mediante la modulación fina del grado de silenciamiento inducido por pequeños RNAs artificiales

Entidad Financiadora: MICIU (AEI)/Cofinanciación FEDER. Referencia PDC2022-133241-I00. 01/12/2022-30/11/2024.

IP: Alberto Carbonell.

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Línea 4: AmiRNAs para elucidar las funciones desconocidas de genes que codifican proteínas pequeñas relacionadas con estrés ambiental

Entidad financiadora: MICIU (AEI)/Cofinanciación FEDER. Referencia ED2021-13069OB-100. 01/12/2022-30/11/2024.

IP: José León

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“Minimal microRNA precursors” (EP23382794.8): patent pending. Filed on 28/07/2023.

“Minimal precursors of syn-tasiRNAs” (EP23382795.5): patent pending. Filed on 28/07/2023.

‘Method for Modulating the Gene Silencing Degree Induced by Trans-acting Small Interfering RNAs (EP19382445.5). Filed on 31/05/2019.

‘New Generation of Artificial MicroRNAs (PCT/US15/18529).  Filed on 04/03/2015.

TESIS EN CURSO

• RNAi de última generación para plantas basado en pequeños RNAs artificiales
  Doctorando: Juan José Llorens Gámez
• Resistencia frente a virus de plantas mediada por pequeños RNAs artificiales
  Doctorando: María Juárez Molina

TESIS COMPLETADAS

• Artificial Small RNAs in Plants: Characterization of Systemic Activity, and Engineering Minimal Precursors for Transgene-Free, Virus-Based Expression
  Doctorando: Adriana E. González Cisneros
  Defensa: 27/11/2024. Calificación Sobresaliente Cum Laude