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1    umu試驗簡介

umu試驗，又稱SOS/umu試驗，是1985年由Oda等根據損傷時誘導SOS反應而表達umuC基因這一基本原理建立并發展起來的檢測環境誘變質的短期篩選試驗 。

1.1  umu定義

umu是UV mutable的縮寫形式, 原始含義是經紫外線照射引起的突變。umu基因來源于大腸桿菌, 主要的2種存在形式是umuC和umuD，均屬于DNA聚合酶V。umuC基因的大小為45KDa,其跨越無堿基位點的合成能力比聚合酶III高100~150倍；umuD基因的大小為15KDa，它能促進DNA 損傷的修復。 

umuC和umuD是SOS調節子的重要成員, 誘導后才能表達RecA。憑借它的蛋白酶活性, 把umuD在CYS24和GLY25之間切開, 得到12KDa的umuD′才是活性形式，umuD在CYS24和GLY25之間切開, 得到12KDa的umuD′才是活性形式，umuD 非但無益, 反而有損SOS誘導, 在SOS誘變中起作用的是umuD′2C 三元化合物。

1.2  SOS反應

菌體的DNA受放射線或致突變物質作用受到損傷后合成停止, 受損DNA誘導產生一系列物質, 同時啟動DNA 修復所需的酶提高其活力, 使受損的DNA修復, 重新恢復細胞分裂, 這一過程稱為SOS反應。此時, 細胞表現為 DNA 修復功能增強, 細胞生長正常, 但分裂受抑制, 基因突變增加, 呼吸受阻等。細胞受理化因素損傷產生的寡核苷酸、單鏈或缺口雙鏈 DNA 等成為誘導信號, 使無活性的RecA蛋白被激活 , 激活的RecA蛋白可與單鏈DNA（ssDNA)結合形成 RecA/SDNA 核蛋白體, 后者介導 LexA裂解, LexA蛋白水平下降可誘導 SOS調節子大量轉錄 LexA 基因, 同時也激活原被LexA蛋白阻止的SOS相關基因 umuC和umuD基因。

圖1 SOS的調節原理

圖片來源：鄭松濤的碩士畢業論文《土壤樣品毒性評價研究一樣品前處理及毒性測試》

1.3  umu試驗

SOS/umu試驗，即經典的umu試驗，是基于DNA損傷物誘導SOS反應而表達umuC基因的能力, 在鼠傷寒沙門菌（Salmonella. Typhimurium TA1535）中導入攜帶umuC′LacZ嵌合體的質粒 Psk1002,該質粒攜帶umu操縱子，umuD基因和umuC′LacZ融合基因的啟動子及四環素和氯霉素耐藥基因，允許通過藥物選擇轉化株，新構建的細菌為Styphimurium TA1535/Psk1002。當細菌受到誘變物作用引起SOS反應時, 激活umuC′LacZ融合基因, 表達出有β半乳糖苷酶活性的融合蛋白。根據此酶分解鄰硝基苯 β-D-半乳糖苷（ONPG）的產物顏色深淺，通過定量檢測被誘導酶的數量，判斷 DNA 是否受損傷及受損傷的程度。

圖2 umu試驗原理

圖片來源：鄭松濤的碩士畢業論文《土壤樣品毒性評價研究一樣品前處理及毒性測試》

2    umu試驗在遺傳毒性研究中的應用

目前認為，人類90％以上的腫瘤與環境有關，近年來環境污染雖有所控制但其殘留的影響仍不容忽視，適當的監測系統對評估環境危害非常必要。由于umu基因與DNA損傷密切相關，SOS/umu試驗能更準確地反映潛在致突變物質的遺傳毒性，且因其與Ames 試驗的測試結果有較好的一致性，具有單一菌種、試驗周期短、能夠定量比較、對實驗環境要求不嚴格等優點，已越來越受到各個領域研究的青睞，現已廣泛應用于水、土、空氣樣本的遺傳毒性監測與質量的評估。

20世紀末，日本將SOS/umu試驗作為供水和廢水檢測的推薦方法；德國標準化組織發布DIN 38415標準，規定用SOS/umu試驗測定水的遺傳毒性；國際標準化組織2000 年發布標準ISO13829:2000（E），制定了SOS/umu試驗用于水和廢水遺傳毒性的方法標準；此外，馬來西亞在2008年頒布標準MS ISO 13829:2008，將SOS/umu 試驗作為標準方法用于廢水的遺傳毒性測試。土壤是一個多環芳烴（PAHs）庫, 日本的 Yoshimitsu Oda 等人用高處理量的umu微平板實驗系統對含硝基的多環芳烴進行了研究, 結果表明umu-微平板實驗系統是一種快速檢測微量樣品的有效方法。我國張徐軍等用SOS/umu實驗檢測了車站空氣中污染顆粒物中的致癌物質的遺傳毒性, 結果表明未加入S9活化系統時發現有遺傳毒性, 并且遺傳毒性有明顯的劑量-反應關系, 但在加入S9活化系統后未發現遺傳毒性。日本的 Yoshimitsu Oda等人用高處理量的 umu-微平板實驗系統測定空氣中傳播的顆粒物的致突變性, 發現在S9活化系統下, 用含氧-乙酰轉移酶( O-AT ) 和硝基還原酶( NR) 的typhimurium NM3009檢測效果很好。

3    IPHASE umu遺傳毒性檢測試劑盒

IPHASE基于遺傳毒性檢測需求，已Styphimurium TA1535/Psk1002為測試菌株，以96孔板為載體，以4-NQO作為umu試驗中樣品遺傳毒性測定時的陽性對照，由β-半乳糖苷酶誘導活性值得出的4-NQO活性曲線則作為umu試驗菌株活性的判斷依據，借助酶標儀的檢測系統，開發出了umu遺傳毒性檢測試劑盒，助力于遺傳毒性研究。

• 準確性 與Ames試驗的測試結果有較好的一致性

• 高通量 可同時進行多個樣品的遺傳毒性檢測

• 高效性 試驗周期短，試驗當天即可完成樣品的遺傳毒性的檢測

• 低要求 對試驗環境的要求較低，無需嚴格的無菌環境

圖3 umu試驗結果模式圖

4    相關產品

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