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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(jù)損傷時誘導(dǎo)SOS反應(yīng)而表達umuC基因這一基本原理建立并發(fā)展起來的檢測環(huán)境誘變質(zhì)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(jīng)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(fù)。 

umuC和umuD是SOS調(diào)節(jié)子的重要成員, 誘導(dǎo)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(dǎo), 在SOS誘變中起作用的是umuD′2C 三元化合物。

1.2  SOS反應(yīng)

菌體的DNA受放射線或致突變物質(zhì)作用受到損傷后合成停止, 受損DNA誘導(dǎo)產(chǎn)生一系列物質(zhì), 同時啟動DNA 修復(fù)所需的酶提高其活力, 使受損的DNA修復(fù), 重新恢復(fù)細(xì)胞分裂, 這一過程稱為SOS反應(yīng)。此時, 細(xì)胞表現(xiàn)為 DNA 修復(fù)功能增強, 細(xì)胞生長正常, 但分裂受抑制, 基因突變增加, 呼吸受阻等。細(xì)胞受理化因素?fù)p傷產(chǎn)生的寡核苷酸、單鏈或缺口雙鏈 DNA 等成為誘導(dǎo)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(jié)合形成 RecA/SDNA 核蛋白體, 后者介導(dǎo) LexA裂解, LexA蛋白水平下降可誘導(dǎo) SOS調(diào)節(jié)子大量轉(zhuǎn)錄 LexA 基因, 同時也激活原被LexA蛋白阻止的SOS相關(guān)基因 umuC和umuD基因。

圖1 SOS的調(diào)節(jié)原理

圖片來源：鄭松濤的碩士畢業(yè)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(jīng)典的umu試驗，是基于DNA損傷物誘導(dǎo)SOS反應(yīng)而表達umuC基因的能力, 在鼠傷寒沙門菌（Salmonella. Typhimurium TA1535）中導(dǎo)入攜帶umuC′LacZ嵌合體的質(zhì)粒 Psk1002,該質(zhì)粒攜帶umu操縱子，umuD基因和umuC′LacZ融合基因的啟動子及四環(huán)素和氯霉素耐藥基因，允許通過藥物選擇轉(zhuǎn)化株，新構(gòu)建的細(xì)菌為Styphimurium TA1535/Psk1002。當(dāng)細(xì)菌受到誘變物作用引起SOS反應(yīng)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(jù)此酶分解鄰硝基苯 β-D-半乳糖苷（ONPG）的產(chǎn)物顏色深淺，通過定量檢測被誘導(dǎo)酶的數(shù)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(yè)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(yīng)用

目前認(rèn)為，人類90％以上的腫瘤與環(huán)境有關(guān)，近年來環(huán)境污染雖有所控制但其殘留的影響仍不容忽視，適當(dāng)?shù)谋O(jiān)測系統(tǒng)對評估環(huán)境危害非常必要。由于umu基因與DNA損傷密切相關(guān)，SOS/umu試驗?zāi)芨鼫?zhǔn)確地反映潛在致突變物質(zhì)的遺傳毒性，且因其與Ames 試驗的測試結(jié)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(huán)境要求不嚴(yán)格等優(yōu)點，已越來越受到各個領(lǐng)域研究的青睞，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于水、土、空氣樣本的遺傳毒性監(jiān)測與質(zhì)量的評估。

20世紀(jì)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(biāo)準(zhǔn)化組織發(fā)布DIN 38415標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定用SOS/umu試驗測定水的遺傳毒性；國際標(biāo)準(zhǔn)化組織2000 年發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)ISO13829:2000（E），制定了SOS/umu試驗用于水和廢水遺傳毒性的方法標(biāo)準(zhǔn)；此外，馬來西亞在2008年頒布標(biāo)準(zhǔn)MS ISO 13829:2008，將SOS/umu 試驗作為標(biāo)準(zhǔn)方法用于廢水的遺傳毒性測試。土壤是一個多環(huán)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(tǒng)對含硝基的多環(huán)芳烴進行了研究, 結(jié)果表明umu-微平板實驗系統(tǒng)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(zhì)的遺傳毒性, 結(jié)果表明未加入S9活化系統(tǒng)時發(fā)現(xiàn)有遺傳毒性, 并且遺傳毒性有明顯的劑量-反應(yīng)關(guān)系, 但在加入S9活化系統(tǒng)后未發(fā)現(xiàn)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(tǒng)測定空氣中傳播的顆粒物的致突變性, 發(fā)現(xiàn)在S9活化系統(tǒng)下, 用含氧-乙酰轉(zhuǎn)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(dǎo)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(jù)，借助酶標(biāo)儀的檢測系統(tǒng)，開發(fā)出了umu遺傳毒性檢測試劑盒，助力于遺傳毒性研究。

• 準(zhǔn)確性 與Ames試驗的測試結(jié)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(dāng)天即可完成樣品的遺傳毒性的檢測

• 低要求 對試驗環(huán)境的要求較低，無需嚴(yán)格的無菌環(huán)境

圖3 umu試驗結(jié)果模式圖

4    相關(guān)產(chǎn)品

IPHASE/匯智和源憑借多年的研發(fā)經(jīng)驗，推出了多領(lǐng)域、多種類的科研試劑，為藥物早期研發(fā)提供篩選工具，為生命科學(xué)領(lǐng)域的探索提供新材料、新方法和新手段，為遺傳毒性研究提供便捷產(chǎn)品。此外，IPHASE/匯智和源可提供特殊產(chǎn)品的定制服務(wù)，望廣大科研工作者咨詢。

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