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Geschichte und bedeutende Entdeckungen
Die Gründung eines eigenständigen Institutes für Physiologische Chemie an der Charité erfolgte 1928 unter der Leitung von Herrmann Steidl. Bereits Jahrzehnte zuvor gab es Vorlesungen über Physiologische Chemie für Studierende der Medizin durch Felix Hoppe-Seyler, der in der Chemischen Abteilung des Pathologischen Instituts arbeitete und die nach ihm benannte wissenschaftliche Zeitschrift (Zeitschrift für Physiologische Chemie Hoppe-Seyler) gründete. Bis heute hat das Institut mit Vorlesungen, Seminaren und Praktika einen festen Platz in der Ausbildung von Studierenden der Human- und Zahnmedizin und führt auch Lehrveranstaltungen in anderen Studiengängen (z.B. Bachelor-Studiengang Pflegewissenschaften durch.
Von 1937–1951 wurde das Institut von Karl Lohmann (1898–1978) geleitet. Er entdeckte 1929 das Adenosintriphosphat (ATP) als universellen Energieträger in lebenden Organismen. Die nach ihm benannte „Lohmann-Reaktion“, in der das Enzym Kreatinkinase die reversible Phosphatübertragung von ATP auf Kreatin unter Bildung von Kreatinphosphat und ADP katalysiert, ist von zentraler Bedeutung für den Energiestoffwechsel erregbarer Zellen wie Neuronen und Muskelzellen.
Von 1952 bis 1979 hatte Samuel Mitja Rapoport (1912-2004) die Leitung des Instituts inne, das zunächst in einem kleinen Gebäude in der Invalidenstr. 103a untergebracht war, bevor es 1957 einen Neubau in der Hessischen Str. 3–4 bezog. Rapoport hatte zuvor in den USA gemeinsam mit Jane Luebering den 2,3-Bisphosphoglyceratzyklus in reifen roten Blutzellen (Erythrozyten) entdeckt (Rapoport-Luebering-Shunt). 2,3-Bisphosphoglycerat reguliert die die Affinität des Hämoglobins zu Sauerstoff und hat somit wesentlichen Einfluss auf die Sauerstofftransportkapazität des Blutes. Das Interesse Rapoports an der Reifung und dem Stoffwechsel roter Blutzellen bestimmte das Forschungsprofil des Instituts über mehrere Jahrzehnte. Besonders hervorzuheben sind die dabei gewonnenen grundlegenden Erkenntnisse zur Transkriptionskontrolle der Globin-mRNA durch RNA-bindende Proteine, zur Rolle des Enzyms Lipoxygenase beim Abbau der Mitochondrienmembran und zur Regulation zentraler Stoffwechselwege roter Blutzellen, einschließlich genetisch bedingter Enzymdefekte. Die Erforschung der vielfältigen biologischen Funktionen von Lipoxygenasen ist bis heute eine wichtige Forschungsrichtung des Instituts.
Anfang der 1970er Jahre entwickelten Reinhart Heinrich (1946-2006) und Tom Rapoport zeitgleich mit Henrik Kacser und Jim Burns (University of Edinburgh) die metabolische Kontrolltheorie, eine inzwischen breit angewendete Methode zur Quantifizierung des regulatorischen Einflusses einzelner Enzyme auf den stationären Stoffumsatz in Stoffwechselnetzwerken. Die mathematische Modellierung metabolischer Prozesse hat sich seit diesen Pionierarbeiten weltweit zu einem intensive bearbeiteten Forschungsschwerpunkt entwickelt, der auch weiterhin am Institut bearbeitet wird.
Nach Rapoport’s Emeritierung ging die Leitung des Instituts 1979 in die Hände von Gerhard Gerber über. Unter seiner Leitung wurden die Arbeiten zur Stoffwechselforschung auf Untersuchungen zum Abbau von Adeninnukleotiden und zur Bildung von freien Radikalen, insbesondere unter ischämischen Bedingungen, ausgeweitet, wobei neben den roten Blutzellen auch andere Gewebe (Niere, Leber, Ascites Tumore) untersucht wurden.
Mit der 1993 erfolgten Berufung von Peter-Michael Kloetzel erfolgte eine inhaltliche Neuorientierung des Instituts mit dem Schwerpunkt auf Untersuchungen zum Ubiquitin-Proteasom-System. Das Proteasom spielt einerseits als zentrale Protease eine wichtige Rolle für die Kontrolle des zellulären Proteinpools (Proteostase), andererseits dienen die beim Proteinabbau entstehenden und an der Zelloberfläche präsentierten Peptide als Liganden für die T-Zellerkennung des Immunsystems. Mit fundamentalen Arbeiten zur Regulation des Proteasoms durch den Proteinkomplex PA28, der Charakterisierung von proteasomal generierten Peptiden und der Rolle des Proteasoms bei Entzündungsreaktionen entwickelte sich das Institut zu einer international führenden Einrichtung auf dem Gebiet der Proteasom-Forschung.
Nach mehreren Umzügen hat das Institut seinen vorerst endgültigen Standort im Charité-Cross-Over-Gebäude (CCO) der Grundlagenmedizin auf dem Gelände des Campus Mitte gefunden. Nach der Emeritierung von Prof. Kloetzel wird das Institut seit 2014 von Britta Eickholt geleitet. Ihr Forschungsschwerpunkt liegt auf der Untersuchung zellulärer Signalprozesse bei der Entwicklung des Gehirns. 2019 wurde Markus Ralser (Forschungsschwerpunkt: Systembiologie des Stoffwechsels) an die Charité berufen, der sich die Institutsleitung mit Britta Eickholt teilt.
