「地上に降り注ぐ太陽光から有益なエネルギー源となる物質を生産する」という人工光合成の実現は、光化学系II (Photosystem II, PSII)の立体構造（Umena, Kawakami, Shen, Kamiya. Nature (2011)）解明により、ますます現実味を帯びてきた。分子構造がわかれば原子間相互作用を解析することでその分子が行う化学反応の様子も見ることができるからである。一方で得られた結晶構造を眺めるだけの研究手法では理解に限界がある。本研究では、PSII結晶構造を分子化学の立場で、理論化学的手法を用いて解析することで、PSII水分解・酸素発生反応機構の解明を目指した。
PSII結晶構造内での水素結合パターンの決定をQM/MM法（2013年ノーベル化学賞受賞対象となった手法の一つ）で解析した。X線結晶構造解析では水素原子は見えておらず、水素原子が見えない。そこで、まず妥当な水素原子の位置および水素結合パターンを決定した。その後、プロトン移動経路の候補となる部位の水素結合において、水素結合エネルギーのポテンシャルを計算した。その結果、触媒部位Mn4CaO5近傍から蛋白質表面につながるプロトン移動経路を見つけることができた（論文投稿中）。