Dissimilatory nitrate/nitrite reduction to ammonium (DNRA) has recently attracted attention as a nitrogen retention pathway that can mitigate nitrogen loss due to denitrification. DNRA bacteria with nosZ, such as $\textit{Bacillus vireti}$ and $\textit{Shwanella loihica}$, have reduced N2O and NH4+ production capabilities, which are at the core of the "nitrogen dilemma", but research on these bacteria is limited and the reason for the existence of nosZ in DNRA bacteria remains unknown. In this research, we mainly focus on the physiology of $\textit{Bacillus sp.}$, the DNRA bacteria harboring nosZ. NO2-, NO3-, NH4+, and N2O were monitored under four partially oxic-conditions: 1)100% N2, 2)1000ppm N2O, 3)10% C2H2 and 4)1000ppm N2O and 10% C2H2. About 7–9% of N2O was released from acetylene-groups, and N2O was not detected at 100% N2 group. 1000 ppm of N2O was consumed within 10 hours of complete oxygen depletion. About 0.2 to 0.25 mM of nitrite was reduced to ammonium in the acetylene-group compared to the non-acetylene group that all nitrite was reduced to ammonium within 70hour. Both N2O and C2H2 were possible inhibitors in culture experiments, but C2H2 was excluded from the possible inhibitors through the results of the fed-batch reactor. However, slow nitrite reduction was observed when cultures were exposed to oxygen. As a result of sequential oxygen exposure, both N2O and oxygen can deactivate the DNRA pathway. We proposed that NrfA can be compromised by oxygen and we proposed three possible assumptions for NrfA activation based on the results,
암모늄으로의 질산염 환원반응(DNRA)은 최근 탈질반응으로 인한 질소 손실을 완화시킬 수 있는 질소 보유 경로로 주목을 받고 있다. $\textit{Bacillus vireti, Shewanella loihica}$ 등 nosZ를 보유하는 DNRA균은 '질소 딜레마'의 핵심인 N2O 감소와 NH4+ 생산 능력을 가지고 있지만, 이러한 박테리아에 대한 연구는 제한적이고 DNRA 박테리아의 nosZ의 존재 이유는 미궁에 머물러있다. 본 연구는 주로 nosZ를 가진 DNRA 박테리아인 $\textit{Bacillus sp}$.의 DNRA경로 기작에 초점을 맞추고 있다. NO2-, NO3-, NH4+ 및 N2O는 5%의 산소를 조건 후 1) 100% N2, 2) N2O 1000ppm, 3) 10% C2H2, 그리고 4) N2O 1000ppm 와10% C2H2 로 4가지 서로 다른 5% 부분 산소조건에서 모니터링 되었다. 환원된 NO2-의 약 7-9%가 N2O로 환원되었음을 아세틸렌 그룹에서 관찰되었으며, 100% N2에서는 N2O가 검출되지 않았다. 1000ppm의 N2O를 넣은 실험군에서는 1000ppm 모두 완전한 산소 고갈 후 10시간 이내에 소비되었다. 1mM의 모든 아질산염이 70시간 이내에 암모늄으로 환원되는 비아세틸렌군에 비해 약 0.2~0.25mM의 아질산염이 아세틸렌 실험군에서는 암모늄으로 환원되었다. 즉, N2O와 아세틸렌이 모두 존재할 때 아질산염의 느린 환원이 관찰되었다. 이를 통해서 N2O와 C2H2 모두 아질산염 환원의 억제제로 의심되었지만, Fed-batch 실험을 통해서 C2H2는 DNRA 억제제가 아님을 증명하였다. 연속적인 산소노출 실험을 통해 N2O뿐만 아니라 산소도 DNRA 활성에 영향을 미치는 것으로 보인다. 이러한 결과를 통해 아산화질소와 산소가 DNRA 활성을 비활성화시키는 것을 알아냈고, 아산화질소가 DNRA 활성 단백질인 NrfA에 어떻게 영향을 미치는지에 대한 세가지 추론을 모식도를 통해 제안한다.
