Chameleon-like Anammox Bacteria for Surface Color Change after Suffering Starvation

细菌 厌氧氨氧化菌 饥饿 化学 铁氧还蛋白 硫黄 生物化学 细胞色素 生物 微生物学 氮气 有机化学 内分泌学 反硝化细菌 反硝化 遗传学
作者
Jingqi Sun,Yiming Feng,Ru Zheng,Lingrui Kong,Xiaogang Wu,Kuo Zhang,Jianhang Zhou,Sitong Liu
出处
期刊:Environmental Science & Technology [American Chemical Society]
卷期号:57 (40): 15087-15098 被引量:13
标识
DOI:10.1021/acs.est.3c04000
摘要

Bacteria are often exposed to long-term starvation during transportation and storage, during which a series of enzymes and metabolic pathways are activated to ensure survival. However, why the surface color of the bacteria changes during starvation is still not well-known. In this study, we found black anammox consortia suffering from long-term starvation contained 0.86 mmol gVSS-1 cytochrome c, which had no significant discrepancy compared with the red anammox consortia (P > 0.05), indicating cytochrome c was not the key issue for chromaticity change. Conversely, we found that under starvation conditions cysteine degradation is an important metabolic pathway for the blackening of the anammox consortia for H2S production. In particular, anammox bacteria contain large amounts of iron-rich nanoparticles, cytochrome c, and other iron-sulfur clusters that are converted to produce free iron. H2S combines with free iron in bacteria to form Fe-S compounds, which eventually exist stably as FeS2, mainly in the extracellular space. Interestingly, FeS2 could be oxidized by air aeration, which makes the consortia turn red again. The unique self-protection mechanism makes the whole consortia appear black, avoiding inhibition by high concentrations of H2S and achieving Fe storage. This study expands the understanding of the metabolites of anammox bacteria as well as the bacterial survival mechanism during starvation.
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