β-丙氨酸（3-氨基丙酸）是一种重要的β-氨基酸，在细胞代谢中，β-丙氨酸是泛酸（维生素B5）和辅酶A（CoA）的前体，与各种代谢活动有关。

β-丙氨酸还具有广泛的工业应用。在医药工业方面，由于它是肌肽的一种成分，因此它作为增强能量的补充剂和缓解人类压力的药物。在食品工业方面，作为甜味剂的原料。在畜牧业方面，作为动物饲料，以及在化学工业中作为用于水净化的聚β-丙氨酸合成的关键组分。

目前，β-丙氨酸的工业生产依赖于化学合成，这通常涉及有害的原料和苛刻的生产条件。因此，对更可持续、更高效的β-丙氨酸生产工艺的需求不断增加。

近期，来自韩国科学技术院的Sang Yup Lee研究团队在《Metabolic Engineering》上发表了名为” Systems metabolic engineering of Corynebacterium glutamicum for the efficient production of β-alanine ”的文章。该文中，作者对谷氨酸棒杆菌进行系统代谢工程改造（如图1所示），最终构建的工程菌株的β-丙氨酸产量高达166.6 g/L。

在这项研究中，作者选用谷氨酸棒杆菌作为底盘细胞，其具有高通量生物合成氨基酸的能力，尤其是L-天冬氨酸，一种β-丙氨酸的前体。然后，以“开源节流”的理念为指导，多个模块叠加，构建一个“能吃，能产”的工程菌株，具体策略如下（如图2所示）：

最终，该工程菌株可以从5L补料分批发酵中产生166.6 g/L的β-丙氨酸，产量和生产率分别为0.28 g/g葡萄糖和1.74 g/L/h（如图3所示）。其β-丙氨酸效价、产量和生产率是迄今为止β-丙氨酸微生物发酵研究中报告的最高值。

这项研究表明，谷氨酸棒杆菌可以成为提高β-丙氨酸产量的竞争性微生物底盘。此外，本文所述的系统代谢工程策略可用于谷氨酸棒杆菌高效生产其他附加值化学品。