为解决上述问题，研究人员开展了相关研究。虽然文中未明确提及研究机构，但研究以大肠杆菌（Escherichia coli）为主要模型生物，并选取了枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）、谷氨酸棒杆菌（Corynebacterium glutamicum）和幽门螺杆菌（Helicobacter pylori）等进化上差异较大的细菌作为对比，相关成果发表在《SCIENCE ADVANCES》。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：一是转录组测序（RNA-seq），用于检测不同应激条件下细菌基因的转录水平变化，分析基因响应强度；二是流式细胞术（Flow cytometry），通过荧光蛋白融合技术检测蛋白水平，验证转录水平的结果；三是构建合成遗传构建体，如 PtetA-PLacO3O1串联启动子系统，模拟操纵子内部结构，研究 RNAP 碰撞与提前终止的关系；四是利用随机模型和统计分析，如正弦函数拟合、自相关分析等，探究基因响应差异与距离的关系。
大肠杆菌拥有 833 个操纵子，包含 2708 个基因。操纵子内基因间距平均约 50 nt，且内部启动子（TSS）数量远多于转录终止位点（TTS），45% 的 TSS 位于操纵子内部。长操纵子的内部 TSS 数量显著多于随机模型预期，提示其在长操纵子转录动态中起关键作用。此外，操纵子的 TF 调控比例高于非操纵子基因，且无 TTS 时操纵子与下游基因距离更长，表明提前终止可能分隔操纵子与下游基因的表达动态。
在三种全基因组应激（新生霉素抑制促旋酶、培养基稀释降低 RNAP 浓度、利福平抑制 RNAP 活性）下，操纵子内基因响应强度差异随基因间距离（LG）呈波浪式模式，可由正弦函数拟合。无内部 TSS 时，响应差异随距离线性增加，而存在内部 TSS 时增加幅度减小。基因响应强度与相邻启动子距离（LP）呈正相关，提示内部启动子可补偿上游启动子的转录衰减，使远端基因获得相似响应强度。
正超螺旋积累会增加提前终止率，新生霉素处理后，对正超螺旋敏感的基因对响应差异更大。利福平处理因抑制 RNAP 逃逸，导致启动子处 RNAP 碰撞增加，也会引发提前终止。合成启动子串联实验证实，RNAP 碰撞会导致提前终止，且不同应激条件下碰撞频率不同。此外，局部 DNA 序列（如 poly A/T tracts）、σ 因子偏好性、小 RNA 调控等也影响相邻基因响应差异。
在大肠杆菌的其他应激（如热激、抗生素处理）及三种其他细菌中，均观察到类似的波浪式响应模式，表明该机制在细菌中具有普遍性。随机模型显示，仅内部启动子和提前终止即可重现实验数据，进一步验证了二者的核心作用。
操纵子内基因的生物学功能相关性随距离增加而降低，调控相关基因的启动子间距更小， essential 基因更靠近上游启动子，确保其在应激下的高效表达。内部启动子的数量、位置和强度可能通过进化优化，以补偿提前终止的影响，维持操纵子内基因表达的协调性。
这项研究揭示了细菌操纵子在全基因组应激下的动态调控机制，证明内部启动子和提前终止是影响基因表达差异的关键因素，其共同作用形成的波浪式响应模式在细菌中广泛存在。研究结果不仅深化了对细菌基因调控网络的理解，也为合成生物学中操纵子设计、优化基因表达程序提供了理论依据，同时为抗生素靶点筛选提供了新思路，例如靶向操纵子内部启动子或调控超螺旋状态可能成为干预细菌应激适应的策略。
