近日，江苏大学食品与生物工程学院齐向辉教授团队在国际TOP期刊《Biotechnology Advances》（2023, 62: 108075.）发表了题为“Biocatalytic gateway to convert glycerol into 3-hydroxypropionic acid in waste-based biorefineries: Fundamentals, limitations, and potential research strategies”的综述论文，该文是齐向辉教授团队在3-羟基丙酸和1,3-丙二醇生物合成方面多年研究成果（Bioresource Technol, 2023, 369: 128438、2022, 363: 127967、2022, 357: 127360、2021, 319: 124218、2019, 284: 18、2018, 247: 8388; J Clean Prod, 2023, 383: 135524、2019, 226: 432; ACS Synth Biol, 2022, 11: 1261; ACS Sustain Chem Eng, 2021, 9: 4625等）的进一步升华。

3-羟基丙酸（3-Hydroxypropionic acid），是一种C3化合物，是12种高附加值平台化合物之一（Top 3），广泛应用于医药中间体以及食品添加剂等领域。据估计，2025年，全球3-羟基丙酸的市场需求量将达100亿美元。数十年来，尽管研究人员致力于转化生物柴油产业废弃物甘油合成3-羟基丙酸，但现有工艺仍达不到大规模商业化的要求。

Fig. 1. 3D structure and catalytic mechanism of B12-dGD, B12-iGD and its activating enzyme (GD-AE), and ALDH (abKGSADH)

本篇综述首先介绍并分析了3-羟基丙酸生物合成途径；其次，系统地阐述了合成生物学、代谢工程、蛋白质工程等工具在3-羟基丙酸微生物细胞工厂构建中的应用，并从宿主类型、生物安全、产率等多方面对已报道的3-羟基丙酸细胞工厂的特征进行了描述；随后，分析并讨论了3-羟基丙酸微生物细胞工厂构建过程中面临的挑战；最后，基于计算机技术的蛋白质设计与改造、转运体工程、基因组尺度代谢网络模型等新型高效的合成生物学工具，提出了应对这些挑战可能的解决方案。