Terahertz Dynamics in Human Cells and Their Chromatin.
The terahertz dynamics of human cells of the U937 line and their chromatin has been investigated by high-resolution inelastic X-ray scattering. To highlight its dynamical features in situ, nuclear DNA has been stained by uranyl-acetate salt. The general behavior of the collective dynamics of the whole cell is quite similar to that of bulk water, with a nearly wavevector-independent branch located at about 5 meV and a propagating mode with a linear trend corresponding to a speed of sound of 2900 ± 100 m/s. We provide the first experimental evidence for the existence of two branches also in the dispersion curves of chromatin. The high-energy mode displays an acoustic-like behavior with a sound velocity similar to unstained cells, but in this case the branch likely originates from the superposition of intramolecular DNA optic modes. A low-energy optic-like branch, distinctive of the chromatin moiety, is found at about 2.5 meV.
†Dipartimento di Fisica e Geologia, Università degli Studi di Perugia, Via A. Pascoli I-06123 Perugia, Italy.|‡Elettra-Sincrotrone Trieste, I-34149 Basovizza, Trieste, Italy.
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Longo
†Dipartimento di Fisica e Geologia, Università degli Studi di Perugia, Via A. Pascoli I-06123 Perugia, Italy.
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Marconi
†Dipartimento di Fisica e Geologia, Università degli Studi di Perugia, Via A. Pascoli I-06123 Perugia, Italy.
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Orecchini
†Dipartimento di Fisica e Geologia, Università degli Studi di Perugia, Via A. Pascoli I-06123 Perugia, Italy.
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Petrillo
§Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Trento, Via Sommarive 14, I-38123 Povo, Trento, Italy.
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Monaco
∥Dipartimento di Medicina Sperimentale, Università degli Studi di Perugia, Sant'Andrea delle Fratte, I-06132 Perugia, Italy.
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Calvitti
∥Dipartimento di Medicina Sperimentale, Università degli Studi di Perugia, Sant'Andrea delle Fratte, I-06132 Perugia, Italy.
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Pirisinu
∥Dipartimento di Medicina Sperimentale, Università degli Studi di Perugia, Sant'Andrea delle Fratte, I-06132 Perugia, Italy.
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Romani
†Dipartimento di Fisica e Geologia, Università degli Studi di Perugia, Via A. Pascoli I-06123 Perugia, Italy.|⊥CNR, Istituto Officina dei Materiali, Unità di Perugia, c/o Dipartimento di Fisica e Geologia, Università di Perugia, I-06123 Perugia, Italy.
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Sacchetti
†Dipartimento di Fisica e Geologia, Università degli Studi di Perugia, Via A. Pascoli I-06123 Perugia, Italy.|⊥CNR, Istituto Officina dei Materiali, Unità di Perugia, c/o Dipartimento di Fisica e Geologia, Università di Perugia, I-06123 Perugia, Italy.
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Sebastiani
†Dipartimento di Fisica e Geologia, Università degli Studi di Perugia, Via A. Pascoli I-06123 Perugia, Italy.
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Zanatta
†Dipartimento di Fisica e Geologia, Università degli Studi di Perugia, Via A. Pascoli I-06123 Perugia, Italy.
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Paciaroni
X-ray diffraction; collective dynamics; inelastic X-ray scattering; nuclear DNA; uranyl staining