Abstract
Tobacco mosaic virus (TMV) and its host plant Nicotiana benthamiana represent one of the most studied and fundamental pathosystems in phytovirology. This review article synthesizes current knowledge about the multilevel interactions between this virus and the plant. We consider the molecular architecture of the TMV virion, the genetic features of Nicotiana benthamiana that determine its hypersusceptibility, in particular the mutation in the Rdr1 gene, and the detailed infection cycle - from cell penetration to systemic dissemination through the phloem. Particular attention is paid to pathogenesis, including symptomatology, cytopathological changes and profound reorganization of host metabolism. The article analyzes the molecular "arms race": the main mechanism of antiviral plant defense - RNA silencing - and viral countermeasures in the form of suppressor proteins. The paradoxical role of the KPILP protein, which, being a homologue of protective proteins, promotes viral infection, is separately considered. Finally, the biotechnological potential of this system as a platform for "molecular farming" and functional genomics is discussed. Вирус табачной мозаики (TMV) и его модельный хозяин Nicotiana benthamiana представляют собой одну из наиболее изученных и информативных патосистем, послуживших основой для формирования современных представлений о взаимодействии вирусов растений с их хозяином. В обзоре обобщены актуальные данные о молекулярной организации TMV, функциях его структурных и неструктурных белков, а также особенностях генома Nicotiana benthamiana, определяющих её гипервосприимчивость, включая мутацию в гене Rdr1, приводящую к подавлению РНК-зависимого сайленсинга. Подробно рассмотрены этапы инфекционного цикла TMV — от проникновения вирусных частиц в клетки до системного распространения по проводящим тканям. Освещены клеточные и субклеточные изменения при инфекции, сопровождающиеся нарушением метаболизма, перестройкой экспрессии генов и цитопатологическими эффектами. Особое внимание уделено «гонке вооружений» между растением и вирусом: активации механизмов РНК-интерференции и контрмерам вируса в виде белков-супрессоров, в частности белка Р19. Обсуждается парадоксальная роль белка KPILP, функционально связанного с регуляцией стресс-ответа, но способствующего вирусной инфекции. В заключение рассмотрен биотехнологический потенциал системы TMV – Nicotiana benthamiana как универсальной платформы для молекулярного фермерства, экспрессии рекомбинантных белков и функциональной геномики растений.