生物體受到環(huán)境脅迫（如營(yíng)養(yǎng)缺乏，藥物中毒等）時(shí)，其細(xì)胞內(nèi)部的基本生命活動(dòng)（如主管蛋白質(zhì)翻譯的核糖體）如何應(yīng)對(duì)環(huán)境變化調(diào)節(jié)其自身活性，是生命科學(xué)領(lǐng)域的重要研究課題。在微生物領(lǐng)域，對(duì)大腸桿菌的相關(guān)研究將有利于人們?cè)谡J(rèn)識(shí)生命現(xiàn)象的同時(shí)，揭示抗生素等抑制劑對(duì)細(xì)菌生長(zhǎng)的作用機(jī)制，掌握控制及殺滅病原微生物的方法，以應(yīng)對(duì)耐藥細(xì)菌對(duì)人類日益增長(zhǎng)的威脅。
常言道“百足之蟲死而不僵”，那么如果是大腸桿菌這樣的單細(xì)胞生物，它又是如何“不死”的呢？對(duì)于細(xì)菌來說，蛋白質(zhì)占其干重的60%到80%，消耗細(xì)菌2/3的能量支出，促使細(xì)菌將最主要的代謝與能量資源用于其蛋白質(zhì)合成。因此蛋白質(zhì)合成在細(xì)菌生長(zhǎng)中處于核心環(huán)節(jié)，通過定量研究細(xì)菌的蛋白質(zhì)合成，將有利于理解細(xì)菌是如何在不利環(huán)境下保持其自身活力的“星星之火”，度過艱苦歲月，并且在環(huán)境改善時(shí)恢復(fù)活力。核糖體是負(fù)責(zé)合成蛋白質(zhì)的“工人”。蛋白質(zhì)的合成速率一般認(rèn)為取決于兩個(gè)指標(biāo)即核糖體的含量（工人數(shù)量）以及單位核糖體的翻譯延伸速率（工人工作速度）。
在技術(shù)方面，目前已有的針對(duì)細(xì)菌核糖體翻譯延伸速率的測(cè)定方法有相當(dāng)?shù)木窒扌?，不適合定量生物學(xué)，特別是體內(nèi)實(shí)時(shí)定量生物學(xué)的發(fā)展。為此王憶平課題組在核酸研究上發(fā)表了新技術(shù)成果，建立了一種基于著名的beta-半乳糖苷酶互補(bǔ)系統(tǒng)(complementationsystem)的方法，用來實(shí)時(shí)的測(cè)定細(xì)菌翻譯延伸速率。
這一方法通過將不同目的基因的末端與一個(gè)小的β-galactosidase阿爾法片段（編碼β-galactosidaseN端起始60個(gè)氨基酸）融合，通過測(cè)定加入誘導(dǎo)物IPTG后新生融合蛋白的初始產(chǎn)出時(shí)間，測(cè)定報(bào)告基因產(chǎn)物β-galactosidase阿爾法片段的初始產(chǎn)出時(shí)間，從而推導(dǎo)出不同基因的翻譯延伸速率。該方法快捷簡(jiǎn)單，解決了已有的兩種方法即同位素示蹤法（需要雙同位素標(biāo)記以及2-D電泳分離，非常繁瑣耗時(shí)）以及LacZ誘導(dǎo)法（只能測(cè)定LacZ單個(gè)基因的數(shù)據(jù)）的局限性，具有較高的實(shí)用性。
另外在理論方面，揭示了細(xì)菌應(yīng)對(duì)環(huán)境變化“能屈能伸”的魯棒性（robustness），即使環(huán)境極其惡劣其細(xì)胞內(nèi)部也保有充沛精力（核糖體數(shù)量），并時(shí)刻準(zhǔn)備著環(huán)境改善的時(shí)機(jī)到來。
在這篇文章中，研究人員在系統(tǒng)定量生物學(xué)的框架下，結(jié)合經(jīng)典的細(xì)菌生理學(xué)，生物化學(xué)，分子生物學(xué)以及定量蛋白質(zhì)質(zhì)譜的手段，系統(tǒng)地研究了細(xì)菌在數(shù)十種營(yíng)養(yǎng)條件下以及抗生素脅迫下，指數(shù)期蛋白質(zhì)翻譯效率的兩個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)即核糖體的含量以及核糖體的翻譯延伸速率。發(fā)現(xiàn)在極其不利的逆境情況下（如貧瘠營(yíng)養(yǎng)以及抗生素脅迫下），細(xì)菌依舊保持了較高的核糖體翻譯延伸速率（工人工作速度）以及核糖體的含量（工人數(shù)量）。但是與在較好營(yíng)養(yǎng)條件下相比一個(gè)明顯的區(qū)別在于，細(xì)菌將大部分核糖體（工人）處于非活性狀態(tài)（“工人不上崗”）。這樣一旦生長(zhǎng)條件恢復(fù)正常，細(xì)菌就可以節(jié)省出大量新生核糖體的合成時(shí)間，立即啟動(dòng)核糖體活性上調(diào)程序（工人全面開工模式），恢復(fù)細(xì)菌的快速生長(zhǎng)。
這一研究闡明在生理?xiàng)l件下，活性核糖體比例（核糖體“上崗率”）也應(yīng)該作為決定細(xì)菌蛋白質(zhì)翻譯和生長(zhǎng)速率的一個(gè)計(jì)算參數(shù)，從而可以定量理解和預(yù)測(cè)細(xì)菌在生理?xiàng)l件下尤其是各種嚴(yán)苛環(huán)境下的生存策略（如生態(tài)環(huán)境中的貧瘠營(yíng)養(yǎng)情況以及在應(yīng)對(duì)體內(nèi)抗生素攻擊情況），揭示了細(xì)菌應(yīng)對(duì)環(huán)境變化“能屈能伸”的魯棒性（robustness），即使環(huán)境極其惡劣其細(xì)胞內(nèi)部也保有充沛精力（核糖體數(shù)量），并時(shí)刻準(zhǔn)備著環(huán)境改善的時(shí)機(jī)到來。