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2026 article

Molecular-Level Insights into the Interactions of Nicotine and Cotinine with DPPC Phospholipid Bilayers

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Rattachement africain : cn. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

Small alkaloids such as nicotine and its major metabolite, cotinine, are widely present in biological and environmental systems, yet their membrane interaction mechanisms and related cytotoxic effects remain poorly quantified. Here, molecular dynamics simulations combined with umbrella sampling were used to investigate the adsorption, distribution, orientation, and transmembrane behavior of nicotine and cotinine in DPPC bilayers. Both molecules rapidly migrated from bulk water to the water-lipid interface within 8 ns and showed strong interfacial enrichment, with residence probabilities of 85% for nicotine and 73% for cotinine. Nicotine exhibited pronounced membrane permeability, repeatedly crossing the entire bilayer, whereas cotinine remained largely confined to the interfacial region. Free energy profiles revealed a favorable minimum for nicotine inside the bilayer (0.89 nm from the center) and a negative transfer free energy (-2 kcal/mol), while cotinine faced a substantial barrier with a positive transfer free energy of 2.5 kcal/mol. Orientational analyses showed broader angular distributions for nicotine, consistent with frequent conformational inversions, whereas cotinine displayed more restricted and stable interfacial orientations. Both molecules reduced lipid acyl-chain order parameters, altered membrane electrostatic potentials, and induced local membrane thinning from an average thickness of ∼3.82 nm. These results quantitatively demonstrate how subtle molecular differences control membrane affinity, permeability, and membrane perturbation, providing fundamental insight into alkaloid-membrane interactions and their potential biological implications.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Molecular-Level Insights into the Interactions of Nicotine and Cotinine with DPPC Phospholipid Bilayers
Date Crossref
03/08/2026
Éditeur
American Chemical Society (ACS)
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Où se fait cette recherche

  • Qilu Normal University pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • Shandong University pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure

Qilu Normal University et Shandong University.

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