离子通道广泛的分布在真核和原核生物的细胞膜上,通过自身构象变化应答外界刺激、介导离子跨膜流动,参与众多的生理过程,行使重要的生理功能。作为钾通道超家族中的一个重要分支,内向整流钾(Kir)通道是钾离子跨膜通透的重要途径之一。本文以Kir2.1和Kir2.2通道为主要研究对象,围绕对弱电相互作用下该通道门控动力学行为进行深入的探讨,通过开展理论建模、分子动力学模拟与电生理学实验三者并重的研究,重点讨论弱电相互作用调控Kir通道门控机制。力求对这一复杂生命过程及其物理问题有更加深入的了解,并为随之开展的钾离子通道相关疾病靶向药物设计与合成工作提供基础理论支撑,促进生命科学与物理学,特别是生物学实验与理论分析的有机结合。所取得的主要成果如下:1、首次提出Kir2.1通道门控机制与两种相互作用有关,即膜磷脂PIP2与通道内特定氨基酸之间的静电相互作用和通道内氨基酸之间的弱相互作用(可并称为弱电相互作用)。在该相互作用下,首次实现了Kir2.1通道由关闭态向开放态转化的一系列构象变化,提出了全新的门控动力学模型;2、研究关键氨基酸对Kir2.1通道门控动力学行为的影响,提出弱电相互作用可以改变关键部位氨基酸的柔性,实现长程传递作用;3、首次采用同源模建、分子动力学模拟和电生理实验相结合的方法阐释胞外镁离子电压依赖性抑制Kir2.2通道的分子机制:Kir2.2通道胞外侧带负电氨基酸降低镁离子对Kir2.2通道的抑制作用,可提高通道通透能力;4、通过分析弱电相互作用寻找通道靶向药物前导化合物塞来昔布和QO-58两种小分子位于Kv7通道内的结合位点,并浅析调节Kv7通道功能的微观机制,为靶向药物分子设计提供了基础理论支撑。