PROGRESS IN NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE SPECTROSCOPY ELSEVIER Progress in Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy 38(2001)83-114 www.elsevier.nl/locate/pnmrs NMR studies of protein -DNA interactions N. Jamin“,F.Ton CEAINSTN, 91191 Gif sur Yvette Departement de Biologie, Universite d'Evry, bld F. Mitterand, 91025 Evry Cedex, france Received 1 June 2000 Contents 2. Overview of techniques 84 2.1. Labeling of DNA 2. Chemical shift changes 2.3. Hydrogen exchange rates 88 2.4. Isotope editing and isotope filterin 88 .5. Deuteration 2.6. Transverse relaxation-optimized spectroscopy (TROsY) 2.7. Long-range distance constraints dration 3. Selected applications 9222 3.1. The helix-turn-helix motif 3.1.1. Homeodomain 3. 1.2. Lac repressor headpiece 3.1.3. Trp repressor 3.1.4.Ets 03 3.1.5.Myb 3.2. Zinc fingers 3.2.1.TFIA 3.2.2.ADR1 3.2.3.GATA-1 3.2.4.GAGA 3.3. Minor groove-binding architectural proteins 00⑧ 3.3.2.LEF-1 3.3.3.HMG(Y) 111 * Corresponding author.Tel.:+33-1-69-08-96-38;fax:+33-1-69-08-57-53 E-mail address: nadege jamin@cea fr(N. Jamin). ont matter 2001 Elsevier Science B.v. All rights reserved. P:S0079-6565(00)00024-8NMR studies of protein±DNA interactions N. Jamina,*, F. Tomab a CEA/INSTN, 91191 Gif sur Yvette Cedex, France b DeÂpartement de Biologie, Universite d'Evry, bld F. Mitterand, 91025 Evry Cedex, France Received 1 June 2000 Contents 1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 2. Overview of techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 2.1. Labeling of DNA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 2.2. Chemical shift changes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 2.3. Hydrogen exchange rates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 2.4. Isotope editing and isotope ®ltering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 2.5. Deuteration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 2.6. Transverse relaxation-optimized spectroscopy (TROSY) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 2.7. Long-range distance constraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 2.8. Dynamics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 2.9. Hydration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 3. Selected applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 3.1. The helix-turn-helix motif . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 3.1.1. Homeodomain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 3.1.2. Lac repressor headpiece . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 3.1.3. Trp repressor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 3.1.4. Ets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 3.1.5. Myb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 3.2. Zinc ®ngers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 3.2.1. TFIIIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 3.2.2. ADR1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 3.2.3. GATA-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 3.2.4. GAGA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 3.3. Minor groove-binding architectural proteins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 3.3.1. SRY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 3.3.2. LEF-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 3.3.3. HMG-I(Y) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 Progress in Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy 38 (2001) 83±114 0079-6565/01/$ - see front matter q 2001 Elsevier Science B.V. All rights reserved. PII: S0079-6565(00)00024-8 www.elsevier.nl/locate/pnmrs * Corresponding author. Tel.: 133-1-69-08-96-38; fax: 133-1-69-08-57-53. E-mail address: nadege.jamin@cea.fr (N. Jamin)