双孔钾离子K2P通道是一类由KCNK基因家族编码的,具有四次跨膜和两个孔道（4TM/2P）结构的离子通道。在静息状态下,K2P通道能够形成背景电流或漏电流,从而维持细胞的静息膜电位水平,控制细胞兴奋性。K2P通道在神经系统中广泛表达,并参与多种生理病理过程,包括疼痛、抑郁、神经保护、癫痫和局部缺血等。目前关于K2P通道家族公认的门控机制包括C型门控,此外K2P通道还受到胞内结构域的调控影响,电压、机械力、温度等外部刺激对K2P通道也有调控,然而对K2P通道具体的门控机制研究还不清晰,包括通道内部结构域与选择性过滤器之间的联动机制尚不清楚,同时缺乏特异性的K2P通道小分子调节剂,限制了K2P通道的靶标功能研究。分子动力学（Molecular dynamics,MD）模拟和膜片钳电生理技术是研究离子通道重要的手段,其中MD模拟能够在原子水平研究蛋白质的动态构象变化,为蛋白质的功能研究提供了重要线索;膜片钳技术通过检测记录离子通道的电活动,是研究离子通道小分子发现和调控机制的“金标准”。本论文主要运用上述实验方法对K2P通道家族中的TREK-1通道门控机制、单通道检测K2P通道活性化合物的作用机制、TREK-1抗抑郁活性抑制剂的构效关系探索以及K2P通道新型抑制剂分子筛选发现进行系统性研究。为了研究K2P通道家族中TREK-1通道胞内跨膜结构域的运动与选择性过滤器之间的联动机制,我们运用MD模拟,发现TREK-1通道跨膜区螺旋的运动可以影响通道选择性过滤器的开关和闭合,进而调控通道的C-type门控;半胱氨酸交联实验和电生理检测同样也验证了TREK-1通道的跨膜区运动能调控通道SF区域的C-type门控。采用单通道膜片钳技术研究激动剂CHET3对TASK-3通道的作用机制以及激动剂C3001a对TREK-1通道的作用机制,确证了这两种外源性小分子对K2P通道结合的位置,为接下来研究小分子对通道的作用机制提供了研究基础。TREK-1通道已成为抗抑郁作用的重要离子通道靶标,TREK-1特异性的抑制剂对于治疗抑郁等疾病意义重大。基于结构的药物设计（Structure-based drug design,SBDD）,我们对抗抑郁活性分子TKDC进行系统地设计改造,检测筛选TKDC衍生物对TREK-1通道的抑制效应,得到具有更优抑制活性的衍生物5f、6f和6g。通过构效关系发现,衍生物5f结构上的4-氯苯基能够与TREK-1胞外Cap区氨基酸残基Q76和I80形成疏水性作用,其疏水双环结构能够与Q83、F87、L102和Q105形成疏水性作用,使得5f作用于TREK-1胞外区结合位点发挥更好抑制作用,从而阻断细胞外钾离子通透。通过靶向TASK-3通道新型小分子调控剂的筛选发现,得到了TASK-3通道抑制剂FJ-03,并验证了FJ-03在TASK-3中的结合位点,发现FJ-03结合在通道选择性过滤器的下方;在对TREK-1通道的新型活性小分子筛选中发现了一系列TREK-1抑制剂,其中TB1Y19的抑制效应较高。筛选发现的TASK-3和TREK-1通道的新型抑制剂分子能够作为先导化合物,为获得安全有效的临床抗抑郁药物奠定了坚实基础。