1 umu试验简介
umu试验，又称SOS/umu试验，是1985年由Oda等根据损伤时诱导SOS反应而表达umuC基因这一基本原理建立并发展起来的检测环境诱变质的短期筛选试验 。
1.1 umu定义
umu是UV mutable的缩写形式, 原始含义是经紫外线照射引起的突变。umu基因来源于大肠杆菌, 主要的2种存在形式是umuC和umuD，均属于DNA聚合酶V。umuC基因的大小为45KDa,其跨越无碱基位点的合成能力比聚合酶III高100~150倍；umuD基因的大小为15KDa，它能促进DNA 损伤的修复。
umuC和umuD是SOS调节子的重要成员, 诱导后才能表达RecA。凭借它的蛋白酶活性, 把umuD在CYS24和GLY25之间切开, 得到12KDa的umuD′才是活性形式，umuD在CYS24和GLY25之间切开, 得到12KDa的umuD′才是活性形式，umuD 非但无益, 反而有损SOS诱导, 在SOS诱变中起作用的是umuD′2C 三元化合物。
1.2 SOS反应
菌体的DNA受放射线或致突变物质作用受到损伤后合成停止, 受损DNA诱导产生一系列物质, 同时启动DNA 修复所需的酶提高其活力, 使受损的DNA修复, 重新恢复细胞分裂, 这一过程称为SOS反应。此时, 细胞表现为 DNA 修复功能增强, 细胞生长正常, 但分裂受抑制, 基因突变增加, 呼吸受阻等。细胞受理化因素损伤产生的寡核苷酸、单链或缺口双链 DNA 等成为诱导信号, 使无活性的RecA蛋白被激活 , 激活的RecA蛋白可与单链DNA（ssDNA)结合形成 RecA/SDNA 核蛋白体, 后者介导 LexA裂解, LexA蛋白水平下降可诱导 SOS调节子大量转录 LexA 基因, 同时也激活原被LexA蛋白阻止的SOS相关基因 umuC和umuD基因。
图1 SOS的调节原理
图片来源：郑松涛的硕士毕业论文《土壤样品毒性评价研究一样品前处理及毒性测试》
1.3 umu试验
SOS/umu试验，即经典的umu试验，是基于DNA损伤物诱导SOS反应而表达umuC基因的能力, 在鼠伤寒沙门菌（Salmonella. Typhimurium TA1535）中导入携带umuC′LacZ嵌合体的质粒 Psk1002,该质粒携带umu操纵子，umuD基因和umuC′LacZ融合基因的启动子及四环素和氯霉素耐药基因，允许通过药物选择转化株，新构建的细菌为Styphimurium TA1535/Psk1002。当细菌受到诱变物作用引起SOS反应时, 激活umuC′LacZ融合基因, 表达出有β半乳糖苷酶活性的融合蛋白。根据此酶分解邻硝基苯 β-D-半乳糖苷（ONPG）的产物颜色深浅，通过定量检测被诱导酶的数量，判断 DNA 是否受损伤及受损伤的程度。
图2 umu试验原理
图片来源：郑松涛的硕士毕业论文《土壤样品毒性评价研究一样品前处理及毒性测试》
2 umu试验在遗传毒性研究中的应用
目前认为，人类90％以上的肿瘤与环境有关，近年来环境污染虽有所控制但其残留的影响仍不容忽视，适当的监测系统对评估环境危害非常必要。由于umu基因与DNA损伤密切相关，SOS/umu试验能更准确地反映潜在致突变物质的遗传毒性，且因其与Ames 试验的测试结果有较好的一致性，具有单一菌种、试验周期短、能够定量比较、对实验环境要求不严格等优点，已越来越受到各个领域研究的青睐，现已广泛应用于水、土、空气样本的遗传毒性监测与质量的评估。
20世纪末，日本将SOS/umu试验作为供水和废水检测的推荐方法；德国标准化组织发布DIN 38415标准，规定用SOS/umu试验测定水的遗传毒性；国际标准化组织2000 年发布标准ISO13829:2000（E），制定了SOS/umu试验用于水和废水遗传毒性的方法标准；此外，马来西亚在2008年颁布标准MS ISO 13829:2008，将SOS/umu 试验作为标准方法用于废水的遗传毒性测试。土壤是一个多环芳烃（PAHs）库, 日本的 Yoshimitsu Oda 等人用高处理量的umu微平板实验系统对含硝基的多环芳烃进行了研究, 结果表明umu-微平板实验系统是一种快速检测微量样品的有效方法。我国张徐军等用SOS/umu实验检测了车站空气中污染颗粒物中的致癌物质的遗传毒性, 结果表明未加入S9活化系统时发现有遗传毒性, 并且遗传毒性有明显的剂量-反应关系, 但在加入S9活化系统后未发现遗传毒性。日本的 Yoshimitsu Oda等人用高处理量的 umu-微平板实验系统测定空气中传播的颗粒物的致突变性, 发现在S9活化系统下, 用含氧-乙酰转移酶( O-AT ) 和硝基还原酶( NR) 的typhimurium NM3009检测效果很好。
3 IPHASE umu遗传毒性检测试剂盒
IPHASE基于遗传毒性检测需求，已Styphimurium TA1535/Psk1002为测试菌株，以96孔板为载体，以4-NQO作为umu试验中样品遗传毒性测定时的阳性对照，由β-半乳糖苷酶诱导活性值得出的4-NQO活性曲线则作为umu试验菌株活性的判断依据，借助酶标仪的检测系统，开发出了umu遗传毒性检测试剂盒，助力于遗传毒性研究。
• 准确性 与Ames试验的测试结果有较好的一致性
• 高通量 可同时进行多个样品的遗传毒性检测
• 高效性 试验周期短，试验当天即可完成样品的遗传毒性的检测
• 低要求 对试验环境的要求较低，无需严格的无菌环境
图3 umu试验结果模式图
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