钾离子通道是分布广泛且十分重要的一类离子通道。在机体的生命活动过程中扮演着十分重要的作用,如膜电位的发生、神经兴奋与传导、心脏搏动、平滑肌蠕动、骨骼肌收缩、激素分泌等。配体门控的钾离子通道是钾离子通道里面的一大类。MthK通道是从一种叫Methanobacterium thermoautotrophicum的古生甲烷杆菌里发现的一种钙激活的配体门控钾离子通道。它与哺乳动物的组织和细胞中广泛存在的大电导钙激活的K+通道(BK)具有很多的相似之处,这也凸显了本研究的重要性。本文以MthK为研究对象,通过生物化学方法,结合X-射线晶体学的研究手段,针对离子通道领域普遍关注的相关重要科学问题：MthK通道的门控机制以及其通道膜孔的异常摩尔分数效应(AMFE)机制,进行了探索性的研究。本论文拟采用结构生物学方法解析MthK离子通道蛋白在封闭状态下的结构、带有一个突变(F232A)的门控环及其通道孔部分在三种离子组合(K+/T1+, Tl+/Na+, Na+/K+)不同的摩尔分数下的结构,以期能够从结构生物学角度阐释MthK完整的门控机制以及离子通道领域一个二十多年的迷题——异常摩尔分数效应的分子机制。本研究的内容包括：运用基因工程技术对MthK基因进行定点突变,构建表达质粒；运用原核表达系统大量表达突变体MthK蛋白；运用亲和层析、分子排阻凝胶层析等手段纯化MthK全长蛋白、突变(F232A)门控环和MthK通道孔突变体(S68R, V77C);通过坐滴气相扩散法筛选蛋白晶体；通过条件梯度方法优化晶体；晶体衍射；本研究结果包括：1.将原核钾离子通道蛋白MthK的基因(对应氨基酸序列：E96-Q103)进行突变克隆,构建表达载体；2.用原核系统表达蛋白,获得大量高纯度MthK突变体重组蛋白；3.筛选晶体生长条件,发现了MthK门控环突变体晶体生长的新条件,获得了大量MthK Pore晶体,并用不同浓度比的K+/T1+溶液进行浸泡；4.收获大量不同晶体生长条件下的门控环晶体和周K+/T1+溶液浸泡后的MthK Pore的晶体,到X射线晶体衍射仪上衍射筛选；本研究在结构分析的基础上探究配体门控的钾离子通道MthK的完整的门控机制,为离子通道的门控研究提供的新思路,对MthK门控机制更加深入的探究具有积极推动作用。根据前人的研究结论和实验现象,我们对本研究课题可能的实验结果和该通道可能的相关工作机制作出了可信赖的推测。对进行k+/T1+溶液浸泡的MthK pore的晶体结构进行了推测和讨论,为异常摩尔效应的分子机制提供了创造性的见解,为该机制的研究提供了新思路。