KEGG   ENZYME: 1.18.6.1Help
Entry
EC 1.18.6.1                 Enzyme                                 

Name
nitrogenase
Class
Oxidoreductases;
Acting on iron-sulfur proteins as donors;
With dinitrogen as acceptor
BRITE hierarchy
Sysname
reduced ferredoxin:dinitrogen oxidoreductase (ATP-hydrolysing)
Reaction(IUBMB)
8 reduced ferredoxin + 8 H+ + N2 + 16 ATP + 16 H2O = 8 oxidized ferredoxin + H2 + 2 NH3 + 16 ADP + 16 phosphate [RN:R05185]
Reaction(KEGG)
Substrate
reduced ferredoxin [CPD:C00138];
H+ [CPD:C00080];
N2 [CPD:C00697];
ATP [CPD:C00002];
H2O [CPD:C00001]
Product
oxidized ferredoxin [CPD:C00139];
H2 [CPD:C00282];
NH3 [CPD:C00014];
ADP [CPD:C00008];
phosphate [CPD:C00009]
Comment
Requires Mg2+. It is composed of two proteins that can be separated but are both required for nitrogenase activity. Dinitrogen reductase is a [4Fe-4S] protein, which, with two molecules of ATP and ferredoxin, generates an electron. The electron is transferred to the other protein, dinitrogenase (molybdoferredoxin). Dinitrogenase is a molybdenum-iron protein that reduces dinitrogen in three succesive two-electron reductions from nitrogen to diimine to hydrazine to two molecules of ammonia. The molybdenum may be replaced by vanadium or iron. The reduction is initiated by formation of hydrogen in stoichiometric amounts [2]. Acetylene is reduced to ethylene (but only very slowly to ethane), azide to nitrogen and ammonia, and cyanide to methane and ammonia. In the absence of a suitable substrate, hydrogen is slowly formed. Ferredoxin may be replaced by flavodoxin [see EC 1.19.6.1 nitrogenase (flavodoxin)].
History
EC 1.18.6.1 created 1978 as EC 1.18.2.1, transferred 1984 to EC 1.18.6.1, modified 2005
Pathway
Chloroalkane and chloroalkene degradation
Nitrogen metabolism
Metabolic pathways
Microbial metabolism in diverse environments
Orthology
K00531  
nitrogenase delta subunit
K02586  
nitrogenase molybdenum-iron protein alpha chain
K02588  
nitrogenase iron protein NifH
K02591  
nitrogenase molybdenum-iron protein beta chain
Genes
ECA: 
ECA2954(nifK) ECA2955(nifD) ECA2956(nifH)
PATR: 
PATO: 
GZ59_29580(nifK) GZ59_29590(nifD) GZ59_29600(nifH)
ENR: 
KPE: 
KPK_1712(nifK) KPK_1713(nifD) KPK_1714(nifH)
KVA: 
KOX: 
KOE: 
KOY: 
KOK: 
SERR: 
DDA: 
DDD: 
PAO: 
RAQ: 
RAA: 
VEJ: 
PSA: 
PST_1326(nifH) PST_1327(nifD) PST_1328(nifK)
PSR: 
PSTAA_1358(nifH) PSTAA_1359(nifD) PSTAA_1360(nifK)
AVN: 
Avin_01380(nifH) Avin_01390(nifD) Avin_01400(nifK) Avin_02590(vnfK) Avin_02600(vnfG) Avin_02610(vnfD) Avin_02660(vnfH) Avin_48970(anfK) Avin_48980(anfG) Avin_48990(anfD) Avin_49000(nifH)
AVL: 
AvCA_01380(nifH) AvCA_01390(nifD) AvCA_01400(nifK) AvCA_02590(vnfK) AvCA_02600(vnfG) AvCA_02610(vnfD) AvCA_02660(vnfH) AvCA_48970(anfK) AvCA_48980(anfG) AvCA_48990(anfD) AvCA_49000(anfH)
AVD: 
TTU: 
TERTU_1537(nifH) TERTU_1538(nifD) TERTU_1539(nifK)
MCA: 
MCA0229(nifH) MCA0230(nifD) MCA0231(nifK)
MMT: 
ALV: 
TVI: 
TMB: 
HHA: 
HHC: 
TAU: 
AFE: 
AFR: 
AFE_1520(nifK) AFE_1521(nifD) AFE_1522(nifH)
AFI: 
CTI: 
BVI: 
BXE: 
Bxe_B1465(nifH) Bxe_B1466(nifD) Bxe_B1467(nifK)
BXB: 
DR64_6772(nifH) DR64_6773(nifD) DR64_6774(nifK)
BPH: 
BGE: 
BUK: 
BPX: 
PNA: 
HSE: 
Hsero_2851(nifK) Hsero_2852(nifD) Hsero_2853(nifH)
LCH: 
RGE: 
RGE_25430(nifH) RGE_25450(nifK) RGE_42880(nifH) RGE_42890(nifD) RGE_42900(nifK)
AZO: 
azo0538(nifH) azo0539(nifD) azo0540(nifK)
AZA: 
AZKH_0789(nifK) AZKH_0790(nifD) AZKH_0791(nifH) AZKH_4078(nifH) AZKH_4079(nifD) AZKH_4080(nifK)
DAR: 
DSU: 
APP: 
SLT: 
WSU: 
WS1391(NIFK) WS1392(NIFD) WS1394(NIFH)
SKU: 
SULR: 
ANT: 
ARC: 
SBA: 
SMUL: 
SMUL_1285(nifH) SMUL_1287(nifD) SMUL_1288(nifK) SMUL_1652(anfK) SMUL_1653(anfG) SMUL_1654(anfD)
GSU: 
GSU2819(nifK) GSU2820(nifD) GSU2821(nifH)
GSK: 
KN400_2758(nifK) KN400_2759(nifD) KN400_2760(nifH)
GME: 
Gmet_0662(nifH) Gmet_0663(nifD) Gmet_0664(nifK)
GUR: 
GLO: 
GBM: 
GEO: 
GEM: 
GEB: 
PCA: 
Pcar_2098(nifH) Pcar_2099(nifD) Pcar_2100(nifK)
PPD: 
DVU: 
DVUA0011(nifK) DVUA0012(nifD) DVUA0015(nifH)
DVL: 
DVM: 
DVG: 
DDN: 
DMA: 
DMR_20520(nifK) DMR_20530(nifD) DMR_20560(nifH)
DSA: 
DAS: 
DAF: 
DPI: 
BN4_20068(nifH) BN4_20071(nifD) BN4_20072(nifK)
DGG: 
DBA: 
DAK: 
DPR: 
DSF: 
DAL: 
DAT: 
HRM2_09670(nifH2) HRM2_09700(nifD2) HRM2_09710(nifK1)
AFW: 
ANK: 
DAO: 
DTI: 
SFU: 
DBR: 
MLO: 
MCI: 
MOP: 
MAM: 
SME: 
SMa0825(nifH) SMa0827(nifD) SMa0829(nifK)
SMK: 
SMQ: 
SMX: 
SMI: 
BN406_04237(nifH) BN406_04238(nifD1) BN406_04239(nifK1)
SMEG: 
SMEL: 
SMD: 
RHI: 
NGR_a00870(nifK2) NGR_a00880(nifD2) NGR_a00890(nifH) NGR_a01110(nifK1) NGR_a01120(nifD1) NGR_a01130(nifH)
SFH: 
SFD: 
RET: 
REC: 
REL: 
REI: 
RLE: 
pRL100160(nifK) pRL100161(nifD) pRL100162(nifH)
RLT: 
RLG: 
RLB: 
RLU: 
RTR: 
RIR: 
NGL: 
NGG: 
BJA: 
blr1743(nifD) blr1744(nifK) blr1769(nifH)
BJU: 
BJ6T_80500(nifH) BJ6T_80750(nifK) BJ6T_80760(nifD)
BRA: 
BRADO5394(nifH) BRADO5438(nifK) BRADO5439(nifD) BRADO5440(nifH)
BBT: 
BBta_5879(nifH) BBta_5923(nifK) BBta_5924(nifD) BBta_5925(nifH)
BRS: 
AOL: 
RPA: 
RPA1376(nifH) RPA1378(vnfD) RPA1379(vnfG) RPA1380(vnfK) RPA1435(anfK) RPA1436(anfG) RPA1437(anfD) RPA1438(nifH) RPA2348 RPA2353(nifH1) RPA2363(NifD1) RPA2615(nifH2) RPA2617 RPA2635(nifH3) RPA2636(NifD2) RPA4618(nifK) RPA4619(nifD) RPA4620(nifH)
RPB: 
RPC: 
RPD: 
RPE: 
RPT: 
RPX: 
XAU: 
AZC: 
AZC_1039(nifK) AZC_1040(nifD) AZC_1041(nifH)
MET: 
MNO: 
BID: 
MSL: 
HMC: 
HYPMC_3637(nifH) HYPMC_3685(nifK) HYPMC_3686(nifD) HYPMC_3687(nifH)
RVA: 
MSC: 
RSP: 
RSP_0539(nifK) RSP_0540(nifD) RSP_0541(nifH)
RSH: 
RSQ: 
RSK: 
RCP: 
ZMO: 
ZMN: 
ZMM: 
ZMI: 
ZMR: 
ZMP: 
GDI: 
GDI_0436(nifH) GDI_0437(nifD) GDI_0438(nifK)
GDJ: 
RRU: 
RRF: 
RCE: 
RC1_3681(nifK) RC1_3682(nifD) RC1_3683(nifH)
RPM: 
MAG: 
MGY: 
MGMSR_0343(nifK) MGMSR_0344(nifD) MGMSR_0345(nifH)
AZL: 
AZL_007690(nifK) AZL_007700(nifD) AZL_007710(nifH)
ALI: 
AZOLI_0679(nifK) AZOLI_0680(nifD) AZOLI_0681(nifH)
ABS: 
ABQ: 
MGM: 
PPOL: 
PTA: 
PSAB: 
PDU: 
CAC: 
CA_C0253(nifH) CA_C0256(nifD) CA_C0257(nifK)
CAE: 
SMB_G0258(nifH) SMB_G0261(nifD) SMB_G0262(nifK)
CAY: 
CEA_G0259(nifH) CEA_G0262(nifD) CEA_G0263(nifK)
CBO: 
CBO0690(nifH)
CBA: 
CLB_0729(nifH)
CBH: 
CLC_0744(nifH)
CBY: 
CLM_0807(nifH)
CBL: 
CLK_0091(nifH)
CBB: 
CLD_0076(nifH)
CBI: 
CLJ_B0762(nifH)
CBF: 
CLI_0759(nifH)
CBM: 
CBF_0726(nifH)
CBJ: 
CBE: 
CKL: 
CKL_0370(anfD) CKL_0371(anfG) CKL_0372(anfK) CKL_0825(nifD1) CKL_0826(nifK1) CKL_1033(nifH1) CKL_1034(nifD2) CKL_1035(nifK2) CKL_1042(nifD3) CKL_1043(nifD4) CKL_1044(nifK3) CKL_1045(nifH2) CKL_1048(nifK4) CKL_1745(vnfK) CKL_1746(vnfG) CKL_1747(vnfD) CKL_1748(nifH) CKL_2461(nifH3) CKL_3077(nifK7) CKL_3078(nifD10) CKL_3081(nifH4)
CKR: 
CCE: 
CLJ: 
CLJU_c04900(nifH1) CLJU_c04930(nifD1) CLJU_c04940(nifK1) CLJU_c23050(nifH2) CLJU_c23120(nifH3) CLJU_c23510(nifK2) CLJU_c23520(nifD2) CLJU_c23530(nifH4)
CCB: 
CLS: 
CLB: 
CSR: 
Cspa_c14120(nifE1) Cspa_c14130(nifK1) Cspa_c14150(nifD1) Cspa_c14160(nifK2) Cspa_c14260(nifH1) Cspa_c30750(nifH2) Cspa_c30780(nifD2) Cspa_c30790(nifK3) Cspa_c30870(nifH3) Cspa_c30880(anfD) Cspa_c30890(anfG) Cspa_c30900(anfK)
CPAS: 
CAH: 
CLT: 
AMT: 
AOE: 
CTH: 
CTX: 
CCL: 
CSS: 
Cst_c19140(nifH1) Cst_c19800(nifE) Cst_c19810(nifK) Cst_c19880(nifH2)
CSD: 
EHA: 
RAL: 
RUM: 
RUS: 
RBI_I00176(nifH1) RBI_I00179(nifH2)
BFI: 
CLE: 
CCT: 
ROB: 
RTO: 
CAD: 
Curi_c03680(nifH1) Curi_c21590(nifK1) Curi_c21600(nifE3) Curi_c21610(nifH2) Curi_c21640(nifD) Curi_c21650(nifK2)
SWO: 
SLP: 
DSY: 
DHD: 
DDH: 
DRM: 
DAE: 
DCA: 
DKU: 
DRU: 
DGI: 
DAU: 
TJR: 
SGY: 
DOR: 
DAI: 
DMI: 
DED: 
DEC: 
HMO: 
HM1_0864(nifK) HM1_0865(nifD) HM1_0866(nifH)
ELM: 
AWO: 
Awo_c00100(nifH1) Awo_c06960(anfK) Awo_c06970(anfG) Awo_c06980(anfD) Awo_c07010(anfH) Awo_c07900(nifK) Awo_c07910(nifD) Awo_c07940(nifH2)
CLO: 
MTA: 
TPZ: 
Tph_c08650(nifH) Tph_c08680(nifD1) Tph_c08690(nifK)
CSC: 
CHD: 
CKI: 
CKN: 
CLC: 
TTM: 
TTO: 
TSH: 
TNR: 
SSG: 
SRI: 
SELR_27780(nifK) SELR_27790(nifE) SELR_27800(nifH)
MED: 
PUF: 
FRA: 
FRE: 
FAL: 
FRAAL6811(nifK) FRAAL6812(nifD) FRAAL6813(nifH)
FSY: 
GPA: 
CAA: 
MIN: 
Minf_1873(nifD) Minf_1874(nifD) Minf_1876(nifH)
TBE: 
TAZ: 
TPI: 
SSM: 
STA: 
FSU: 
FSC: 
FNU: 
IPO: 
CYA: 
CYA_1821(nifK) CYA_1823(nifD) CYA_1824(nifH)
CYB: 
CYB_0421(nifH) CYB_0422(nifD) CYB_0423(nifK)
CYT: 
cce_0559(nifH) cce_0560(nifD) cce_0561(nifK)
CYP: 
CYC: 
CYN: 
CYH: 
CYJ: 
HAO: 
CYU: 
TER: 
MIC: 
ANA: 
all1440(nifK) all1454(nifD) all1455(nifH) alr0874(nifH2)
NPU: 
NOS: 
NOP: 
AVA: 
ANB: 
ANA_C13419(nifH) ANA_C13511(nifD) ANA_C13533(nifK)
ACY: 
NAZ: 
CSG: 
CALO: 
CALT: 
RIV: 
CTHE: 
PLP: 
PPN: 
APS: 
CTE: 
CT1533(nifH) CT1536(nifD) CT1537(nifK)
CPC: 
CCH: 
CPH: 
CPB: 
CLI: 
PVI: 
PLT: 
PPH: 
PAA: 
CTS: 
DET: 
DET1154(nifK) DET1155(nifD) DET1158(nifH)
RRS: 
RCA: 
HTH: 
HTH_1136(nifH)
HTE: 
TAL: 
DIN: 
DAP: 
CNI: 
TYE: 
LFC: 
LFE_2396(nifH) LFE_2397(nifD) LFE_2398(nifK)
LFP: 
TID: 
MJA: 
MFE: 
MVU: 
MFS: 
MIF: 
MJH: 
MIG: 
MMP: 
MMP0147 MMP0853(nifH) MMP0856(nifD) MMP0857(nifK)
MMQ: 
MMX: 
MMZ: 
MMD: 
MAE: 
MVN: 
MVO: 
MOK: 
MAC: 
MA1205(nifH) MA1208(anfK) MA1209(anfG) MA1210(anfD) MA1213(nifH) MA1216(vnfD) MA1217(vnfG) MA1218(vnfK) MA1633(nifH) MA3627(nifH) MA3895(nifH) MA3898(nifD) MA3899(nifK)
MBA: 
MMA: 
MMAZ: 
MBU: 
MMH: 
MEV: 
MZH: 
MPY: 
MHZ: 
MTP: 
MCJ: 
MCON_0503(nifH) MCON_0607(nifH2) MCON_0610(nifD2) MCON_0611(nifK)
MHI: 
MHU: 
MLA: 
MEM: 
MBG: 
MPI: 
MBN: 
MFO: 
MPL: 
MPD: 
MCP_0364(nifH-1) MCP_0905(nifH-2)
MEZ: 
Mtc_0064(nifH-1) Mtc_0142(nifH-2) Mtc_0145(nifD) Mtc_0146(nifK)
RCI: 
RCIX1606(nifH-1) RCIX1611(nifD) RCIX1613(nifK) RCIX2002(nifH-2)
MER: 
MTH: 
MMG: 
MST: 
Msp_1120(nifH)
MSI: 
MRU: 
MEB: 
MEL: 
MEW: 
METH: 
MFV: 
MKA: 
MK1416(NifH)
MAX: 
TAR: 
 » show all
Taxonomy
Reference
1  [PMID:4390523]
  Authors
Zumft WG, Paneque A, Aparicio PJ, Losada M.
  Title
Mechanism of nitrate reduction in Chlorella.
  Journal
Biochem. Biophys. Res. Commun. 36 (1969) 980-6.
Reference
2  [PMID:3200830]
  Authors
Liang J, Burris RH.
  Title
Hydrogen burst associated with nitrogenase-catalyzed reactions.
  Journal
Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 85 (1988) 9446-50.
Reference
3  [PMID:15382920]
  Authors
Dance I.
  Title
The mechanism of nitrogenase. Computed details of the site and geometry of binding of alkyne and alkene substrates and intermediates.
  Journal
J. Am. Chem. Soc. 126 (2004) 11852-63.
Reference
4  [PMID:10852721]
  Authors
Chan JM, Wu W, Dean DR, Seefeldt LC.
  Title
Construction and characterization of a heterodimeric iron protein: defining roles for adenosine triphosphate in nitrogenase catalysis.
  Journal
Biochemistry. 39 (2000) 7221-8.
Other DBs
ExplorEnz - The Enzyme Database: 
IUBMB Enzyme Nomenclature: 
ExPASy - ENZYME nomenclature database: 
UM-BBD (Biocatalysis/Biodegradation Database): 
BRENDA, the Enzyme Database: 
CAS: 
9013-04-1

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