困難
細胞膜上離子通道的功能，除了可以調節細胞內外的滲透壓，也是維持細胞膜電位的重要分子，而神經細胞要進行訊號傳導，便是靠離子的進出以造成膜電位的變化。雖然科學家對於細胞膜上離子通道已有相當程度的了解，對於離子通道所具有的特殊選擇性，也從能蛋白質的結構大略獲得解釋，但是一直缺乏一套完整詳細的分子作用機制。原因是，要做出膜蛋白三維結構的高解析度影像，非常不容易。
方法
1998年，麥金農做出了鏈黴菌的離子通道蛋白質KcsA的高解析三維結構影像，並首度從原子層次去了解離子通道的作用方式。KcsA離子通道中有一種“濾嘴”，能讓鉀離子（K+）通過，卻不允許同族元素中體積更小的鈉離子（Na+）通過，這令科學家百思不得其解。但是麥金農根據KcsA的立體結構，發現離子通道中“濾嘴”邊上的四個氧原子的位置，恰好跟鉀離子在水溶液中的情況一樣，亦即濾嘴邊上的氧與水分子的氧距離相同，所以鉀離子能夠安然通過通道，一如在水中一樣；但鈉離子尺寸較小，無法順利接上濾嘴邊上的四個氧原子，因此只能留在水溶液，而無法輕易穿過通道。而離子通道的開關會受到細胞的控制，麥金農發現，離子通道的底部有個閘門，當離子通道接收到特定的訊號，離子通道蛋白質結構便會發生改變，因此造成閘門的開關。
麥金農對於鉀離子通道的結構與作用機制的研究，是生物化學、生物物理等領域的一大突破，也為神經疾病、肌肉與心臟疾病的新藥物開發，指引了新的方向。
