操纵子(Operon)是一种由两个或多个相关功能的编码基因组成的基因功能组织单位,广泛存在于病毒、原核生物以及少数真核生物中。细菌中超过一半蛋白质的基因位于操纵子上,这些基因参与组成蛋白质复合体以及生化代谢相关通路。关于操纵子是否维持操纵子内基因的化学计量现在仍存在争议。本研究分别测定了处于对数生长期的大肠杆菌转录组、翻译组以及蛋白质组数据,其中采用具有高精度、高可重现性的的HRM-MS(hyper reaction monitoring)蛋白质定量技术大肠杆菌的蛋白质组进行定量,并从多个组学的角度研究大肠杆菌操纵子的调控模式。研究发现翻译调控似乎在很大程度上导致了蛋白质化学计量的复杂性:编码基因数较少的操纵子往往比编码基因数较多的操纵子更趋向于严格调控蛋白质的化学计量;编码蛋白质复合物的操纵子比编码代谢途径的操纵子更趋向于严格调控蛋白质的化学计量。基因间隔(一个操纵子中相邻基因之间的距离)可以作为调节蛋白的化学计量的因子。催化效率可能驱动了操纵子中酶的差异表达。这些结果说明了操纵子的调节具有多方面性质:操纵子在转录层面上统一基因的转录以及在翻译层面上特异性调控基因的翻译。这种操纵子级别的多级调控模式能够持大肠杆菌生命活动中所需不同类型的蛋白质复合物,优化了代谢途径的生产效率,从而使大肠杆菌能够更好的适应环境的变化。