如上文所述，L-色氨酸在细胞内的浓度可以通过影响细胞内酶的活性和转录的方法达到阻碍L-色氨酸进一步在细胞内合成的目的。
在细胞内L-色氨酸浓度过高时抑制相应酶的转录和活性是菌体对自身的一种保护机制，避免了氨基酸的过度聚集扰乱细胞的代谢平衡，从而保持细胞的代谢活性。但是，这也加大了提高细胞内L-色氨酸积累的难度，通过解除某个单一酶的来自L-色氨酸的反馈抑制作用，无法实现L-色氨酸产量的大量提升。
L-色氨酸在胞内的代谢去路众多，这与其在细胞内的重要功能有关。L-色氨酸在蛋白质内的含量低于1%，但对蛋白质的合成至关重要，因而蛋白质合成是L-色氨酸的主要分解途径之一。此外，L-色氨酸在细胞中的代谢产物对细胞的正常代谢起到重要作用，与细胞增殖等基本功能有直接关系，如合成5-羟色胺及褪黑素、犬尿氨酸-烟酸途径分解代谢途径，都会消耗大量L-色氨酸，使得L-色氨酸的积累困难。
细胞对L-色氨酸合成代谢的另一重要调控途径在于，当细胞内L-色氨酸浓度过高时，色氨酸酶(tnaA基因编码)会起到降解L-色氨酸的作用，使得L-色氨酸在细胞内的积累变得困难。
L-色氨酸往往被细胞高效的吸收系统吸收，同时细胞缺乏高效的L-色氨酸外排系统，使L-色氨酸的胞外积累受到影响。在大肠杆菌中，有3个转运基因可以对L-色氨酸的吸收起到调控作用，分别是mtr、tnaB和aroP基因，其中，mtr和tnaB基因分别编码两种亲和性不同的通透酶，这两种酶对L-色氨酸都具有专一性。由aroP基因编码的转运酶对L-色氨酸没有专一性，它也可以转运L-酪氨酸和L-苯丙氨酸。同时，谷氨酸棒杆菌对L-色氨酸的吸收完全由aroP基因调控。但是目前对L-色氨酸的外排系统的研究仍未能清楚解析其机理，调控方法尚不可知。
为构建高效生产L-色氨酸的菌株，研究者针对限制L-色氨酸合成的主要因素，采用传统的诱变育种和多种代谢工程策略对菌株进行了系统改造优化，目前已经取得了一系列卓有成效的成果。
在共同代谢途径后，L-色氨酸、L-苯丙氨酸和L-酪氨酸代谢途径都可以作为CHA的代谢途径。因此，要提高L-色氨酸的产量，需要通过代谢调控的方法使尽可能多的CHA流向L-色氨酸代谢途径。
胞内L-色氨酸浓度过高时，会扰乱细胞代谢平衡，对细胞产生生理毒性。因此，降低L-色氨酸在细胞内的含量是提升L-色氨酸产量的关键因素之一。但是，由于目前对L-色氨酸的分泌机理仍不清楚，因此对转运系统的修饰主要集中在吸收途径的阻断。
以上研究表明，虽然弱化L-色氨酸的转运酶调控基因的表达有利于部分解除反馈抑制，但过度的转运功能确实会导致细菌难以正常生长，其基本生理功能被破坏，反而导致L-色氨酸产量下降。因此，通过建立一定的模型确定相应基因敲除或弱化的方式，可以进一步提高L-色氨酸的产量。
吲哚是细胞内L-色氨酸的主要代谢途径之一，因此在L-色氨酸生产菌中，常常减弱tnaA的表达或敲除该基因，以减少吲哚在细胞内的合成，促进L-色氨酸在细胞内的累积。靛蓝和靛红都是吲哚的重要衍生物之一，具有广泛的应用。