@phdthesis{Aumann2018, author = {Aumann, Ralf}, title = {Vorkommen und Expression des opcA Gens in Meningokokkenst{\"a}mmen von Erkrankten und asymptomatischen Tr{\"a}gern}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-157278}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2018}, abstract = {Das Opc-Protein ist ein Außenmembranprotein von Meningokokken, das {\"u}ber extrazellul{\"a}re Matrixproteine mit Integrinen der Wirtszelle interagiert. Opc ist in Menschen immunogen und induziert bakterizide Antik{\"o}rper. Das Opc-Protein wurde daher als aussichtsreicher Impfstoff-Kandidat angesehen, da es außerdem relativ gut konserviert ist. Allerdings wird das Opc-Protein nicht von allen Meningokokkenst{\"a}mmen exprimiert. Einerseits fehlt das opc-Gen in einigen klonalen Komplexen (z.B. ST-8, ST-11, ST-53), andererseits ist die Opc-Expression nicht konstitutiv wegen einer phasenvariablen Transkription, die auf einem Poly-Cytidin-Bereich im Promotor des opc-Gens beruht. In dieser Arbeit wurde die Pr{\"a}senz des opc-Gens und die Opc-Expression in zwei großen Sammlungen deutscher Meningokokkenisolate von invasiven Erkrankungen (n=1141) und gesunden Tr{\"a}gern (n=792) untersucht. Das opc-Gen war bei 71\% der invasiven und 77\% der Tr{\"a}gerst{\"a}mme nachweisbar. Der gr{\"o}ßte Teil der opc-Gen negativen St{\"a}mme geh{\"o}rte zu den klonalen Komplexen ST-8, ST-11, ST-213, ST-231, ST-334 und ST-53. Der Anteil opc-positiver St{\"a}mme, die Opc in vitro exprimieren, war bei den invasiven St{\"a}mmen kleiner als bei den Tr{\"a}gerst{\"a}mmen (13\% vs. 29\%, p<0,001, Chi-square-Test). Der gr{\"o}ßere Anteil Opc-exprimierender Tr{\"a}gerst{\"a}mme ist u.a. am ehesten mit der {\"U}berrepr{\"a}sentation von wenig pathogenen klonalen Komplexen (ST-23, ST-35, ST-198) mit einer hohen Opc-Expressionsrate zu erkl{\"a}ren. 24 von den 176 invasiven St{\"a}mmen mit einer Anzahl von 11 - 14 Cs in der Promotor-Region, die die Opc-Expression beg{\"u}nstigt, zeigten weder im ELISA noch im Westernblot eine Opc-Expression. Bei 14 dieser 24 St{\"a}mme wurde als Ursache ein phasenvariabler, intragenischer Poly-Adenin-Bereich identifiziert, der zu einer Leserasterverschiebung f{\"u}hrte. Die Vermutung mehrerer Autoren, dass die Opc-Expression mit dem klinischen Bild der Meningitis verkn{\"u}pft ist, konnte mit der hier genutzten großen Stammsammlung nicht best{\"a}tigt werden. Invasive St{\"a}mme, die das Opc-Protein exprimierten, wurden genauso h{\"a}ufig von Patienten mit dem klinischen Bild der Meningitis isoliert wie St{\"a}mme, die das Opc-Protein nicht exprimierten (46\% vs. 47\%, Chi-square-Test: p<0,9). Allerdings gibt es eine starke Assoziation der Gegenwart des opc-Gens mit dem klinischen Merkmal Meningitis. Dieser Befund gibt Anlass zu der Hypothese, dass in vitro und in vivo Expression von Opc sich unterscheiden. Zusammenfassend l{\"a}sst sich festhalten, dass das Opc-Protein nur in 19,8\% aller Isolate (invasive und Tr{\"a}gerst{\"a}mme zusammengenommen) exprimiert wurde. Es zeigte sich eine Tendenz zu h{\"a}ufigerer Opc-Expression in apathogenen Tr{\"a}gerisolaten. Das Vorhandensein des opc-Gens, nicht aber die in vitro Expression konnten mit dem klinischen Merkmal Meningitis assoziiert werden. Zus{\"a}tzlich wurde ein weiterer Mechanismus der intragenischen Phasenvariation beschrieben.}, subject = {Neisseria meningitidis}, language = {de} } @phdthesis{Bauriedl2020, author = {Bauriedl, Saskia Corinna}, title = {The influence of riboregulation on fitness and virulence in Neisseria meningitidis}, doi = {10.25972/OPUS-19297}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-192978}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2020}, abstract = {Neisseria meningitidis (N. meningitidis) is a human commensal that occasionally causes life-threatening infections such as bacterial meningitis and septicemia. Despite experi-mental evidence that the expression of small non-coding RNAs (sRNAs) as well as the RNA chaperone Hfq affect meningococcal physiology, the impact of RNA-based regula-tion (riboregulation) on fitness and virulence in N. meningitidis is only poorly understood. Therefore, this study addressed these issues using a combination of high-throughput tech-nologies. A differential RNA-sequencing (dRNA-seq) approach was applied to produce a single-nucleotide resolution map of the primary transcriptome of N. meningitidis strain 8013. The dRNA-seq analysis predicted 1,625 transcriptional start sites including 65 putative sRNAs, of which 20 were further validated by northern blot analysis. By Hfq RNA im-munopreci-pitation sequencing a large Hfq-centered post-transcriptional regulatory net-work comprising 23 sRNAs and 401 potential mRNA targets was identified. Rifampicin stability assays demonstrated that Hfq binding confers enhanced stability on its associat-ed sRNAs. Based on these data, the interactions of two paralogous sRNAs and their cog-nate target mRNA prpB were validated in vivo as well as in vitro. Both sRNAs directly repress prpB encoding a methylisocitrate lyse which was previously shown to be involved in meningococcal colonization of the human nasopharynx. Besides the well-described RNA chaperone Hfq, FinO-domain proteins have recently been recognized as a widespread family of RNA-binding proteins (RBPs) with regulatory roles in diverse bacteria. They display an intriguing bandwidth of target sites, ranging from a single RNA pair as recognized by plasmid-encoded FinO to the global RNA regu-lons of enterobacterial ProQ proteins. To better understand the intrinsic targeting mode of this RBP family, in vivo targets of the minimal ProQ protein of N. meningitidis were de-termined. In vivo UV crosslinking with RNA deep sequencing (UV-CLIP) identified as-sociations of ProQ with 16 sRNAs and 166 mRNAs encoding a variety of biological functions and thus revealed ProQ as another global RBP in meningococci. It could be shown that meningococcal ProQ predominantly binds to highly structured RNA regions including DNA uptake sequences (DUS) and rho-independent transcription terminators and stabilizes many of its RNA targets as proved by rifampicin stability experiments. As expected from the large suite of ProQ-bound RNAs, proQ deletion globally affects both gene and protein expression in N. meningitidis, changing the expression levels of at least 244 mRNAs and 80 proteins. Phenotypic analyses suggested that ProQ promotes oxida-tive stress tolerance and UV damage repair capacity, both of which are required for full virulence of N. meningitidis. Together, this work uncovers the co-existence of two major post-transcriptional regulons, one governed by ProQ, the other by Hfq, in N. meningitidis. It further highlights the role of these distinct RBPs and its associated sRNAs to bacterial virulence and indicates that riboregulation is likely to contribute to the way how meningococci adapt to different host niches.}, subject = {Neisseria meningitidis}, language = {en} } @article{BauriedlGerovacHeidrichetal.2020, author = {Bauriedl, Saskia and Gerovac, Milan and Heidrich, Nadja and Bischler, Thorsten and Barquist, Lars and Vogel, J{\"o}rg and Schoen, Christoph}, title = {The minimal meningococcal ProQ protein has an intrinsic capacity for structure-based global RNA recognition}, series = {Nature Communications}, volume = {11}, journal = {Nature Communications}, doi = {10.1038/s41467-020-16650-6}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-230040}, year = {2020}, abstract = {FinO-domain proteins are a widespread family of bacterial RNA-binding proteins with regulatory functions. Their target spectrum ranges from a single RNA pair, in the case of plasmid-encoded FinO, to global RNA regulons, as with enterobacterial ProQ. To assess whether the FinO domain itself is intrinsically selective or promiscuous, we determine in vivo targets of Neisseria meningitidis, which consists of solely a FinO domain. UV-CLIP-seq identifies associations with 16 small non-coding sRNAs and 166 mRNAs. Meningococcal ProQ predominantly binds to highly structured regions and generally acts to stabilize its RNA targets. Loss of ProQ alters transcript levels of >250 genes, demonstrating that this minimal ProQ protein impacts gene expression globally. Phenotypic analyses indicate that ProQ promotes oxidative stress resistance and DNA damage repair. We conclude that FinO domain proteins recognize some abundant type of RNA shape and evolve RNA binding selectivity through acquisition of additional regions that constrain target recognition. FinO-domain proteins are bacterial RNA-binding proteins with a wide range of target specificities. Here, the authors employ UV CLIP-seq and show that minimal ProQ protein of Neisseria meningitidis binds to various small non-coding RNAs and mRNAs involved in virulence.}, language = {en} } @phdthesis{Burgert2018, author = {Burgert, Anne}, title = {Untersuchung von Sphingolipiden und anderen Membrankonjugaten mittels hochaufl{\"o}sender Fluoreszenzmikroskopie}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-145725}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2018}, abstract = {Methoden der Fluoreszenz-Lokalisationsmikroskopie (engl. single-molecule localization microscopy, SMLM) erm{\"o}glichen es Molek{\"u}le zu quantifizieren und deren Verteilung zu analysieren. Im Rahmen dieser Arbeit wurden verschiedene Membranmolek{\"u}le auf unterschiedlichen eukaryotischen Zellen, aber auch auf Prokaryoten mit dSTORM (engl. direct stochastic optical reconstruction microscopy) oder PALM (engl.: photoactivated localization microscopy) aufgenommen und quantifiziert. Bevor jedoch diese hochaufl{\"o}sende fluoreszenzbasierte Technik f{\"u}r biologische Fragestellungen angewendet werden konnten, mussten zun{\"a}chst potentielle Artefakt-ausl{\"o}sende Quellen identifiziert und Strategien gefunden werden, um diese zu eliminieren. Eine m{\"o}gliche Artefakt-Quelle ist eine zu niedrige Photonenzahl, die von Fluorophoren emittiert wird. Werden zu wenige Photonen detektiert, kann die Lokalisation eines Fluorophors weniger pr{\"a}zise bestimmt werden. Dies kann zu einer falschen Abbildung von Strukturen f{\"u}hren oder zu falschen R{\"u}ckschl{\"u}ssen {\"u}ber die Verteilung von Molek{\"u}len. Eine M{\"o}glichkeit die Anzahl der emittierten Photonen zu erh{\"o}hen, ist chemische Additive als Triplettl{\"o}scher einzusetzen. Sie bewirken, dass die Fluorophore wieder in den Grundzustand relaxieren und somit wieder angeregt werden k{\"o}nnen. Es wurden verschiedene Additive, die in der Literatur als Triplettl{\"o}scher beschrieben sind, getestet. Dazu wurden zun{\"a}chst ihre Auswirkungen auf den Triplettzustand verschiedener Fluorophore (Alexa Fluor (Al) 488, 532 und 647 und Atto655) mit Hilfe von Fluoreszenzkorrelationsspektroskopie (FCS) untersucht. Cyclooctatetraen (COT) bewirkte dabei eine Abnahme der Triplettausbeute von Al488, Al532 und Al647 um ~ 40-60\%, bei Atto655 ver{\"a}nderte sie sich nicht. Obwohl die Ergebnisse der FCS-Messungen darauf hindeuten, dass COT in einer erh{\"o}hten Anzahl an emittierten Photonen resultiert, konnte dies bei dSTORM-Messungen nicht best{\"a}tigt werden. Hier hatte COT nur einen gr{\"o}ßeren positiven Effekt auf das Fluorophor Al647 (Zunahme um ~ 60\%). Eine Erkl{\"a}rung f{\"u}r diese Widerspr{\"u}chlichkeit zu den Ergebnissen aus den FCS-Messungen, k{\"o}nnte das Vorhandensein des Schaltpuffers bei dSTORM-Messungen sein. Dieser bewirkt den {\"U}bergang der Fluorophore in den Aus-Zustand bzw. entzieht dem Puffer Sauerstoff. Bei der Zugabe von 5 mM Kaliumiodid (KI) nahm die Triplettamplitude bei FCS-Messungen nur bei Al488 ab (um ~ 80\%). Eine geringe Steigerung (um ~ 10\%) der Intensit{\"a}t von Al488 mit KI konnte bei dSTORM-Messungen mit niedrigen Konzentrationen (~ 0,5 mM) erzielt werden. Bei einer Konzentration von 5 mM sank die Intensit{\"a}t jedoch wieder um 40\%. Deuteriumoxid (D2O) soll, anders als die Triplettl{\"o}scher, eine Verbesserung der Photonenausbeute dadurch bewirken, dass strahlungslose Relaxationsprozesse minimiert werden. Mit dSTORM-Messungen konnte gezeigt werden, dass Atto655 und Al647 in D2O zwar pro An-Zustand mehr Photonen emittieren als in Schaltpuffer ohne D2O, da die Fluorophore hier jedoch schneller bleichen, letztendlich die gleiche Anzahl an Photonen detektiert werden. Um die Anzahl an emittierten Photonen zu erh{\"o}hen, eignet sich also nur COT bei dSTORM-Messungen mit AL647 und KI in sehr geringen Konzentrationen bei Al488. D2O kann eingesetzt werden, wenn eine Probe schnell vermessen werden muss, wie zum Beispiel bei Lebendzellmessungen. Nicht nur eine zu niedrige Photonenzahl, auch eine zu geringe Photoschaltrate kann Artefakte bei dSTORM-Messungen erzeugen. Dies wurde anhand von verschiedenen biologischen Strukturen, die mit unterschiedlichen Anregungsintensit{\"a}ten aufgenommen wurden, deutlich gemacht. Besonders die Aufnahmen von Plasmamembranen sind anf{\"a}llig f{\"u}r die Generierung von Artefakten. Sie weisen viele inhomogene und lokal dichte Regionen auf. Wenn nun mehr als ein Emitter pro µm² gleichzeitig an ist, erzeugt das Auswertungsprogramm große artifizielle Cluster. Die hier durchgef{\"u}hrten Messungen machen deutlich, wie wichtig es ist, dSTORM-Bilder immer auf m{\"o}gliche Artefakte hin zu untersuchen, besonders wenn Molek{\"u}le quantifiziert werden sollen. Daf{\"u}r m{\"u}ssen die unbearbeiteten Rohdaten sorgf{\"a}ltig gesichtet werden und notfalls die Messungen mit einer h{\"o}heren Laserleistung wiederholt werden. Da dSTORM mittlerweile immer mehr zur Quantifizierung eingesetzt wird und Clusteranalysen durchgef{\"u}hrt werden, w{\"a}re es sinnvoll bei Ver{\"o}ffentlichungen die Rohdaten von entscheidenden Aufnahmen der {\"O}ffentlichkeit zur Verf{\"u}gung zu stellen. Die F{\"a}rbemethode ist ein weiterer Punkt, durch den Artefakte bei der Abbildung von Molek{\"u}len mittels SMLM entstehen k{\"o}nnen. H{\"a}ufig werden Antik{\"o}rper zum Markieren verwendet. Dabei sollte darauf geachtet werden, dass m{\"o}glichst kleine Antik{\"o}rper oder Antik{\"o}rperfragmente verwendet werden, besonders wenn Clusteranalysen durchgef{\"u}hrt werden sollen. Anderenfalls leidet die Aufl{\"o}sung darunter, bzw. erh{\"o}ht sich die Gefahr der Kreuzvernetzung von Molek{\"u}len. Im zweiten Teil der vorliegenden Arbeit, wurden Plasmamembran-Ceramide untersucht. Ceramide geh{\"o}ren zu den Sphingolipiden und regulieren diverse zellul{\"a}re Prozesse. Verschiedene Stimuli bewirken eine Aktivierung von Sphingomyelinasen (SMasen), die Ceramide in der Plasmamembran synthetisieren. Steigt die Konzentration von Ceramiden in der Plasmamembran an, kondensieren diese zu Ceramid-reichen Plattformen (CRPs). Bisher ist noch wenig {\"u}ber die Verteilung der Ceramide und die Gr{\"o}ße der CRPs bekannt. Sie wurden hier {\"u}ber IgG-Antik{\"o}rper in der Plasmamembran von Jurkat-, U2OS-, HBME- und prim{\"a}ren T-Zellen angef{\"a}rbt und erstmals mit dSTORM hochaufgel{\"o}st, um sie dann zu quantifizieren. Unabh{\"a}ngig von der Zelllinie befanden sich 50\% aller Ceramidmolek{\"u}le in ~ 75 nm großen CRPs. Im Mittel bestanden die CRPs aus ~ 20 Ceramiden. Mit Hilfe einer Titrationsreihe konnte ausgeschlossen werden, dass diese Cluster nur durch die Antik{\"o}rper-F{\"a}rbung artifiziell erzeugt wurden. Bei Inkubation der Zellen mit Bacillus cereus Sphingomyelinase (bSMase) stieg die Gesamtkonzentration der Ceramide in der Plasmamembran an, ebenso wie die Ceramidanzahl innerhalb der CRPs, außerdem die Anzahl und Gr{\"o}ße der CRPs. Dies k{\"o}nnte zu einer Ver{\"a}nderung der L{\"o}slichkeit von Membrankomponenten f{\"u}hren, was wiederum eine Akkumulation bestimmter Rezeptoren oder eine Kompartimentierung bestimmter Proteine erleichtern k{\"o}nnte. Die Anh{\"a}ufung der Ceramide in den CRPs k{\"o}nnte ebenfalls die lokale Interaktion mit anderen Membranmolek{\"u}len erleichtern und dadurch m{\"o}glicherweise die Reaktivit{\"a}t von Rezeptoren ver{\"a}ndern. Mittels Azid-modifizierten Ceramidanaloga und kupferfreier Click-Chemie wurden Plasmamembran-Ceramide auch in lebenden Jurkat-Zellen mit Hilfe konfokaler Laser-Raster-Mikroskopie (CLSM, engl. confocal laser scanning microscopy) und Strukturierter Beleuchtungsmikroskopie (SIM, engl. structured illumination microscopy) untersucht. Dabei konnte gezeigt werden, dass die Fetts{\"a}ure-Kettenl{\"a}nge und die Position des Azids bei den Ceramidanaloga eine entscheidende Rolle spielt, wie hoch das detektierte Signal in der Plasmamembran letztendlich ist. Die Versuche machen auch deutlich, dass die klickbaren Ceramidanaloga lebendzellkompatibel sind, sodass sie eine hervorragende M{\"o}glichkeit darstellen, zellul{\"a}re Reaktionen zu verfolgen. Es wurden hier nicht nur Ceramide in eukaryotischen Zellen analysiert, sondern auch in Bakterien. Neisseria meningitidis (N. meningitidis) sind gramnegative Bakterien, die im Menschen eine Sepsis oder eine Meningitis ausl{\"o}sen k{\"o}nnen. Es wurde mittels immunhistochemischen F{\"a}rbungen mit dem anti-Ceramid IgG-Antik{\"o}rper, aber auch mit den klickbaren Ceramidanaloga, ein Signal in der Membran erhalten, was mit dSTORM hochaufgel{\"o}st wurde. In anderen Bakterien wurden ebenfalls schon Sphingolipide nachgewiesen. Studien zu Ceramiden in N. meningitidis wurden bisher jedoch noch nicht ver{\"o}ffentlicht. Im Rahmen dieser Arbeit konnten erstmals Ergebnisse erhalten werden, die darauf hinweisen, dass N. meningitidis ebenfalls Ceramide besitzen k{\"o}nnten. In einem dritten Projekt wurde die Interaktion zwischen NK-Zellen und Aspergillus fumigatus untersucht. Der Schimmelpilz kann eine Invasive Aspergillose in immunsupprimierten Menschen ausl{\"o}sen, was zum Tod f{\"u}hren kann. Verschiedene Studien konnten schon zeigen, dass NK-Zellen eine wichtige Rolle bei der Bek{\"a}mpfung des Pilzes spielen. Der genaue Mechanismus ist jedoch noch unbekannt. Im Rahmen dieser Arbeit konnte nachgewiesen werden, dass der NK-Zell-Marker CD56 entscheidend f{\"u}r die Pilzerkennung ist. Mit immunhistochemischen F{\"a}rbungen und LSM-, aber auch dSTORM-Messungen, konnte gezeigt werden, dass die normalerweise homogen verteilten CD56-Rezeptoren auf der Plasmamembran von NK-Zellen aktiv an die Interaktionsstelle zu A. fumigatus transportiert werden. Mit der Zeit akkumulieren hier immer mehr CD56-Proteine, w{\"a}hrend das Signal in der restlichen Membran immer weiter abnimmt. Es konnte erstmals CD56 als wichtiger Erkennungsrezeptor f{\"u}r A. fumigatus identifiziert werden. In dem letzten bearbeiteten Projekt, wurde die Bindung von Anti-N-Methyl-D-Aspartat (NMDA)-Rezeptor Enzephalitis Autoantik{\"o}rper an Neuronen untersucht. Bei einer Anti-NMDA-Rezeptor Enzephalitis bilden die Patienten Autoantik{\"o}rper gegen die NR1-Untereinheit ihrer eigenen postsynaptischen NMDA-Rezeptoren. Da die Krankheit oft sehr sp{\"a}t erkannt wird und die Behandlungsm{\"o}glichkeiten noch sehr eingeschr{\"a}nkt sind, f{\"u}hrt sie noch oft zum Tod. Sie wurde erst vor wenigen Jahren beschrieben, sodass der genaue Mechanismus noch unbekannt ist. Im Rahmen dieser Arbeit, konnten erste F{\"a}rbungen mit aufgereinigten Antik{\"o}rper aus Anti-NMDA-Rezeptor Enzephalitis Patienten an NMDA-Rezeptor-transfizierte HEK-Zellen und hippocampalen Maus-Neuronen durchgef{\"u}hrt und mit dSTORM hochaufgel{\"o}st werden. Mit den Messungen der HEK-Zellen konnte best{\"a}tigt werden, dass die Autoantik{\"o}rper an die NR1-Untereinheit der Rezeptoren binden. Es konnten erstmals auch die Bindung der Antik{\"o}rper an Neuronen hochaufgel{\"o}st werden. Dabei wurde sichtbar, dass die Antik{\"o}rper zum einen dicht gepackt in den Synapsen vorliegen, aber auch d{\"u}nner verteilt in den extrasynaptischen Regionen. Basierend auf der Ripley's H-Funktion konnten in den Synapsen große Cluster von ~ 90 nm Durchmesser und im Mittel ~ 500 Lokalisationen und extrasynaptisch kleinere Cluster mit einem durchschnittlichen Durchmesser von ~ 70 nm und ~ 100 Lokalisationen ausgemacht werden. Diese ersten Ergebnisse legen den Grundstein f{\"u}r weitere Messungen, mit denen der Mechanismus der Krankheit untersucht werden kann.}, subject = {Ceramide}, language = {de} } @phdthesis{Boesl2008, author = {B{\"o}sl, Maria}, title = {Charakterisierung des Zwei-Partner-Sekretionssystems von Meningokokken}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-28810}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2008}, abstract = {Ein Proteintransportsystem genannt Zwei-Partner-Sekretionssystem ist bei gram-negativen Bakterien weit verbreitet. In B. pertussis ist es bereits ausf{\"u}hrlich untersucht. Diese Arbeit widmet sich dem Zwei-Partner-Sekretionssystem in Meningokokken.}, subject = {Neisseria meningitidis}, language = {de} } @phdthesis{Danhof2013, author = {Danhof, Sophia}, title = {Molekulare Untersuchung der Interaktion von Neutrophil Extracellular Traps mit dem humanen Pathogen Neisseria meningitidis}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-85231}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2013}, abstract = {Neisseria meningitidis ist ein wichtiger Erreger von Meningitis und Sepsis insbesondere bei jungen Menschen, gleichzeitig sind hohe Raten asymptomatischen Tr{\"a}gertums bekannt. Als die Virulenz beg{\"u}nstigende Faktoren wurden unter anderem die Kapsel, Pili, {\"a}ußere Membranvesikel (OMV) und Lipopolysaccharid (LPS) identifiziert, die es dem Erreger erleichtern, das menschliche Immunsystem zu {\"u}berwinden. Dabei war bisher die Rolle von Neutrophil Extracellular Traps (NETs) als neu beschriebene Komponente der angeborenen Immunantwort nicht untersucht worden. NETs stellen spinnennetzartige DNA-Strukturen mit globul{\"a}ren Proteindom{\"a}nen dar, die aus neutrophilen Granulozyten entstehen und als antimikrobiell gelten. Ziel dieser Arbeit war es, die Wirkung von NETs auf Meningokokken zu charakterisieren und m{\"o}gliche Resistenzmechanismen der Bakterien zu identifizieren. In den vorliegenden Versuchen konnte gezeigt werden, dass Meningokokken an NETs binden und durch diese in ihrer Proliferation gehemmt werden. Eine Lokalisation der Bakterien an die NETs konnte dargestellt werden, LPS und Pili wurden als wichtige Strukturen f{\"u}r die Vermittlung der NET-Bindung identifiziert. OMVs zeigten sich als protektiv gegen{\"u}ber dem Einfluss der NETs, indem sie die Bindung der Erreger an die NETs blockierten. Wenig empfindlich zeigten sich die Bakterien gegen{\"u}ber Histonen als den quantitativ bedeutsamsten NET-Proteinen. Meningokokken sch{\"u}tzen sich gegen{\"u}ber dem Einfluss der NETs durch Ausbildung von Kapsel und LPS mit intakter Phosphoethanolamin-Modifikation. Ebenso vermitteln zwei Cathelicidin-Resistenzgene den Bakterien einen {\"U}berlebensvorteil. Keine Rolle bei der NET-Resistenz spielten die untersuchten Effluxmechanismen. Neuere Untersuchungen von Lappann et al. indentifizierten Meningokokken und OMVs als potente NET-Induktoren. Damit k{\"o}nnten durch die relativ NET-resistenten Mikroorganismen andere Abwehrmechanismen der Neutrophilen konterkariert werden und eine Immunevasion beg{\"u}nstigt werden. Genauere Untersuchungen diesbez{\"u}glich stehen noch aus.}, subject = {Neisseria meningitidis}, language = {de} } @article{DrayssClausHubertetal.2019, author = {Drayß, Maria and Claus, Heike and Hubert, Kerstin and Thiel, Katrin and Berger, Anja and Sing, Andreas and van der Linden, Mark and Vogel, Ulrich and L{\^a}m, Thi{\^e}n-Tr{\´i}}, title = {Asymptomatic carriage of Neisseria meningitidis, Haemophilus influenzae, Streptococcus pneumoniae, Group A Streptococcus and Staphylococcus aureus among adults aged 65 years and older}, series = {PLoS ONE}, volume = {14}, journal = {PLoS ONE}, number = {2}, doi = {10.1371/journal.pone.0212052}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-201042}, pages = {e0212052}, year = {2019}, abstract = {Objective The aim of this study was to determine the prevalence of Neisseria meningitidis, Haemophilus influenzae, Streptococcus pneumoniae, group A Streptococcus (GAS), and Staphylococcus aureus in asymptomatic elderly people and to unravel risk factors leading to colonization. Methods A multi-centre cross-sectional study was conducted including 677 asymptomatic adults aged 65 years or more, living at home or in nursing homes. Study areas were Greater Aachen (North-Rhine-Westphalia) and Wuerzburg (Bavaria), both regions with medium to high population density. Nasal and oropharyngeal swabs as well as questionnaires were collected from October 2012 to May 2013. Statistical analysis included multiple logistic regression models. Results The carriage rate was 1.9\% ([95\%CI: 1.0-3.3\%]; 13/677) for H. influenzae, 0.3\% ([95\%CI: 0-1.1\%]; 2/677) for N. meningitidis and 0\% ([95\% CI: 0-0.5\%]; 0/677) for S. pneumoniae and GAS. Staphylococcus aureus was harboured by 28.5\% of the individuals ([95\% CI: 25.1-32.1\%]; 193/677) and 0.7\% ([95\% CI: 0.2-1.7\%]; 5/677) were positive for methicillin-resistant S. aureus. Among elderly community-dwellers colonization with S. aureus was significantly associated with higher educational level (adjusted OR: 1.905 [95\% CI: 1.248-2.908]; p = 0.003). Among nursing home residents colonization was associated with being married (adjusted OR: 3.367 [1.502-7.546]; p = 0.003). Conclusion The prevalence of N. meningitidis, H. influenzae, S. pneumoniae and GAS was low among older people in Germany. The S. aureus rate was expectedly high, while MRSA was found in less than 1\% of the individuals.}, language = {en} } @phdthesis{Endres2024, author = {Endres, Leo Maximilian}, title = {Development of multicellular \(in\) \(vitro\) models of the meningeal blood-CSF barrier to study \(Neisseria\) \(meningitidis\) infection}, doi = {10.25972/OPUS-34621}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-346216}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {Neisseria meningitidis (the meningococcus) is one of the major causes of bacterial meningitis, a life-threatening inflammation of the meninges. Traversal of the meningeal blood-cerebrospinal fluid barrier (mBCSFB), which is composed of highly specialized brain endothelial cells (BECs), and subsequent interaction with leptomeningeal cells (LMCs) are critical for disease progression. Due to the human-exclusive tropism of N. meningitidis, research on this complex host-pathogen interaction is mostly limited to in vitro studies. Previous studies have primarily used peripheral or immortalized BECs alone, which do not retain relevant barrier phenotypes in culture. To study meningococcal interaction with the mBCSFB in a physiologically more accurate context, BEC-LMC co-culture models were developed in this project using BEC-like cells derived from induced pluripotent stem cells (iBECs) or hCMEC/D3 cells in combination with LMCs derived from tumor biopsies. Distinct BEC and LMC layers as well as characteristic expression of cellular markers were observed using transmission electron microscopy (TEM) and immunofluorescence staining. Clear junctional expression of brain endothelial tight and adherens junction proteins was detected in the iBEC layer. LMC co-culture increased iBEC barrier tightness and stability over a period of seven days, as determined by sodium fluorescein (NaF) permeability and transendothelial electrical resistance (TEER). Infection experiments demonstrated comparable meningococcal adhesion and invasion of the BEC layer in all models tested, consistent with previously published data. While only few bacteria crossed the iBEC-LMC barrier initially, transmigration rates increased substantially over 24 hours, despite constant high TEER. After 24 hours of infection, deterioration of the barrier properties was observed including loss of TEER and altered expression of tight and adherens junction components. Reduced mRNA levels of ZO-1, claudin-5, and VE-cadherin were detected in BECs from all models. qPCR and siRNA knockdown data suggested that transcriptional downregulation of these genes was potentially but not solely mediated by Snail1. Immunofluorescence staining showed reduced junctional coverage of occludin, indicating N. meningitidis-induced post-transcriptional modulation of this protein, as previous studies have suggested. Together, these results suggest a potential combination of transcellular and paracellular meningococcal traversal of the mBCSFB, with the more accessible paracellular route becoming available upon barrier disruption after prolonged N. meningitidis infection. Finally, N. meningitidis induced cellular expression of pro-inflammatory cytokines and chemokines such as IL-8 in all mBCSFB models. Overall, the work described in this thesis highlights the usefulness of advanced in vitro models of the mBCSFB that mimic native physiology and exhibit relevant barrier properties to study infection with meningeal pathogens such as N. meningitidis.}, subject = {Bakterielle Hirnhautentz{\"u}ndung}, language = {en} } @article{GomesWestermannSauerweinetal.2019, author = {Gomes, Sara F. Martins and Westermann, Alexander J. and Sauerwein, Till and Hertlein, Tobias and F{\"o}rstner, Konrad U. and Ohlsen, Knut and Metzger, Marco and Shusta, Eric V. and Kim, Brandon J. and Appelt-Menzel, Antje and Schubert-Unkmeir, Alexandra}, title = {Induced pluripotent stem cell-derived brain endothelial cells as a cellular model to study Neisseria meningitidis infection}, series = {Frontiers in Microbiology}, volume = {10}, journal = {Frontiers in Microbiology}, number = {1181}, doi = {10.3389/fmicb.2019.01181}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-201562}, year = {2019}, abstract = {Meningococcal meningitis is a severe central nervous system infection that occurs when Neisseria meningitidis (Nm) penetrates brain endothelial cells (BECs) of the meningeal blood-cerebrospinal fluid barrier. As a human-specific pathogen, in vivo models are greatly limited and pose a significant challenge. In vitro cell models have been developed, however, most lack critical BEC phenotypes limiting their usefulness. Human BECs generated from induced pluripotent stem cells (iPSCs) retain BEC properties and offer the prospect of modeling the human-specific Nm interaction with BECs. Here, we exploit iPSC-BECs as a novel cellular model to study Nm host-pathogen interactions, and provide an overview of host responses to Nm infection. Using iPSC-BECs, we first confirmed that multiple Nm strains and mutants follow similar phenotypes to previously described models. The recruitment of the recently published pilus adhesin receptor CD147 underneath meningococcal microcolonies could be verified in iPSC-BECs. Nm was also observed to significantly increase the expression of pro-inflammatory and neutrophil-specific chemokines IL6, CXCL1, CXCL2, CXCL8, and CCL20, and the secretion of IFN-γ and RANTES. For the first time, we directly observe that Nm disrupts the three tight junction proteins ZO-1, Occludin, and Claudin-5, which become frayed and/or discontinuous in BECs upon Nm challenge. In accordance with tight junction loss, a sharp loss in trans-endothelial electrical resistance, and an increase in sodium fluorescein permeability and in bacterial transmigration, was observed. Finally, we established RNA-Seq of sorted, infected iPSC-BECs, providing expression data of Nm-responsive host genes. Altogether, this model provides novel insights into Nm pathogenesis, including an impact of Nm on barrier properties and tight junction complexes, and suggests that the paracellular route may contribute to Nm traversal of BECs.}, language = {en} } @phdthesis{Gomes2019, author = {Gomes, Sara Ferreira Martins}, title = {Induced Pluripotent Stem Cell-derived Brain Endothelial Cells as a Cellular Model to Study Neisseria meningitidis Infection}, doi = {10.25972/OPUS-18855}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-188550}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2019}, abstract = {Bacterial meningitis occurs when blood-borne bacteria are able to penetrate highly specialized brain endothelial cells (BECs) and gain access to the meninges. Neisseria meningitidis (Nm) is a human-exclusive pathogen for which suitable in vitro models are severely lacking. Until recently, modeling BEC-Nm interactions has been almost exclusively limited to immortalized human cells that lack proper BEC phenotypes. Specifically, these in vitro models lack barrier properties, and continuous tight junctions. Alternatively, humanized mice have been used, but these must rely on known interactions and have limited translatability. This motivates the need to establish novel human-based in vitro BEC models that have barrier phenotypes to research Nm-BEC interactions. Recently, a human induced pluripotent stem cell (iPSC) model of BECs has been developed that possesses superior BEC phenotypes and closely mimics the in vivo blood vessels present at the blood-meningeal barrier. Here, iPSC-BECs were tested as a novel cellular model to study Nm-host pathogen interactions, with focus on host responses to Nm infection. Two wild type strains and three mutant strains of Nm were used to confirm that these followed similar phenotypes to previously described models. Importantly, the recruitment of the recently published pilus adhesin receptor CD147 underneath meningococcal microcolonies could be verified in iPSC-BECs. Nm was also observed to significantly increase the expression of pro-inflammatory and neutrophil-specific chemokines IL6, CXCL1, CXCL2, CXCL8, and CCL20, at distinct time points of infection, and the secretion of IFN γ and RANTES by iPSC-BECs. Nm was directly observed to disrupt tight junction proteins ZO-1, Occludin, and Claudin-5 at late time points of infection, which became frayed and/or discontinuous upon infection. This destruction is preceded by, and might be dependent on, SNAI1 activation (a transcriptional repressor of tight junction proteins). In accordance with tight junction loss, a sharp loss in trans-endothelial electrical resistance, and an increase in sodium fluorescein permeability was observed at late infection time points. Notably, bacterial transmigration correlated with junctional disruption, indicating that the paracellular route contributes for bacterial crossing of BECs. Finally, RNA-Sequencing (RNA-Seq) of sorted, infected iPSC-BECs was established through the use of fluorescence-activated cell sorting (FACS) techniques following infection. This allowed the detection of expression data of Nm-responsive host genes not previously described thus far to play a role during meningitidis. In conclusion, here the utility of iPSC-BECs in vitro to study Nm infection could be demonstrated. This is the first BEC in vitro model to express all major BEC tight junctions and to display high barrier potential. Altogether, here this model provides novel insights into Nm pathogenesis, including an impact of Nm on barrier properties and tight junction complexes and suggests that the paracellular route contributes to Nm traversal of BECs.}, subject = {Neisseria meningitidis}, language = {en} } @phdthesis{HagmanngebKischkies2016, author = {Hagmann [geb. Kischkies], Laura Violetta}, title = {Stringent response regulation and its impact on ex vivo survival in the commensal pathogen \(Neisseria\) \(meningitidis\)}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-144352}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2016}, abstract = {Neisseria meningitidis is a commensal bacterium which sometimes causes serious disease in humans. Recent studies in numerous human pathogenic bacteria have shown that the stringent response contributes to bacterial virulence. Therefore, this study analyzed the regulation of the stringent response in meningococci and in particular of RelA as well as its contribution to ex vivo fitness in a strain- and condition- dependent manner by using the carriage strain α522 and the hyperinvasive strain MC58 in different in vitro and ex vivo conditions. Growth experiments revealed that both wild-type strains were almost indistinguishable in their ex vivo phenotypes. However, quantitative real time PCR (qRT-PCR) found differences in the gene expression of relA between both strains. Furthermore, in contrast to the MC58 RelA mutant strain α522 deficient in RelA was unable to survive in human whole blood, although both strains showed the same ex vivo phenotypes in saliva and cerebrospinal fluid. Moreover, strain α522 was depended on a short non-coding AT-rich repeat element (ATRrelA) in the promoter region of relA to survive in human blood. Furthermore, cell culture experiments with human epithelial cells revealed that in both strains the deletion of relA resulted in a significantly decreased invasion rate while not significantly affecting adhesion. In order to better understand the conditional lethality of the relA deletion, computational and experimental analyses were carried out to unravel differences in amino acid biosynthetic pathways between both strains. Whereas strain MC58 is able to synthesize all 20 amino acids, strain α522 has an auxotrophy for cysteine and glutamine. In addition, the in vitro growth experiments found that RelA is required for growth in the absence of external amino acids in both strains. Furthermore, the mutant strain MC58 harboring an ATRrelA in its relA promoter region showed improved growth in minimal medium supplemented with L-cysteine and/or L-glutamine compared to the wild-type strain. Contrary, in strain α522 no differences between the wild-type and the ATRrelA deletion mutant were observed. Together this indicates that ATRrelA interferes with the complex regulatory interplay between the stringent response pathway and L-cysteine as well as L-glutamine metabolism. It further suggests that meningococcal virulence is linked to relA in a strain- and condition- depended manner. In conclusion, this work highlighted the role of the stringent response and of non-coding regulatory elements for bacterial virulence and indicates that virulence might be related to the way how meningococci accomplish growth within the host environments.}, subject = {Neisseria meningitidis}, language = {en} } @phdthesis{Hagmann2020, author = {Hagmann, Hanns Antony}, title = {The impact of the CRISPR/Cas system on the interaction of Neisseria meningitidis with human host cells}, doi = {10.25972/OPUS-19949}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-199490}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2020}, abstract = {Neisseria meningitidis, a commensal β-proteobacterium residing exclusively in the human nasopharynx, is a leading cause of sepsis and epidemic meningitis worldwide. While comparative genome analysis was able to define hyperinvasive lineages that are responsible for most of the cases of invasive meningococcal disease (IMD), the genetic basis of their virulence remains unclear. Recent studies demonstrate that the type II C CRISPR/Cas system of meningococci is associated with carriage and less invasive lineages. CRISPR/Cas, an adaptive defence system against foreign DNA, was shown to be involved in gene regulation in Francisella novicida. This study shows that knockout strains of N. meningitidis lacking the Cas9 protein are impaired in the adhesion to human nasopharyngeal cells in a strain-dependant manner, which constitutes a central step in the pathogenesis of IMD. Consequently, this study indicates that the meningococcal CRISPR/Cas system fulfils functions beyond the defence of foreign DNA and is involved in the regulation of meningococcal virulence.}, subject = {CRISPR/Cas-Methode}, language = {en} } @phdthesis{HauergebLein2019, author = {Hauer [geb. Lein], Nina}, title = {Genetische Variabilit{\"a}t und Expression der ADP-Ribosyltransferase NarE}, doi = {10.25972/OPUS-18780}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-187803}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2019}, abstract = {Neisseria meningitidis ist Ausl{\"o}ser invasiver Infektionen, die Sepsis und Meningitis hervorrufen. Bakterielle ADP-Ribosyltransferasen wurden als Toxine zahlreicher Bakterien wie E.coli, V. cholerae und B. pertussis beschrieben, die postranslationale Modifikationen bei eukaryotischen Proteinen mit pathologischer Wirkung f{\"u}r den Menschen hervorrufen. Die ADP-Ribosyltransferase NarE von Neisserien ist auf der Basis von Sequenzhomologien identifiziert worden. Die enzymatische Aktivit{\"a}t des Proteins wurde bereits in Studien gezeigt. Ziel dieser Arbeit war, NarE aus epidemiologischem und populationsbiologischem Blickwinkel zu betrachten. Insgesamt wurden 576 Meningokokkenisolate (109 Isolate aus der Stammsammlung des Instituts f{\"u}r Hygiene und Mikrobiologie W{\"u}rzburg und 467 Isolate der Meningococcus Genome Library der Meningitis Research Foundation) auf das Vorhandensein von narE sowie auf Sequenzvariationen untersucht. Das Ergebnis zeigte den Besitz des Gens bei insgesamt 247 St{\"a}mmen. Bis auf zwei Punktmutationen waren alle untersuchten narE-Sequenzen identisch. Die narE-positiven Isolate konnten neun klonalen Komplexen zugeordnet werden. Zus{\"a}tzlich wurde veranschaulicht, dass das Gen in Komplexen vorkommt, die verwandtschaftlich nicht eng miteinander verbunden sind. Mittels Western Blot konnte bei allen narE-positiven Meningokokken die Proteinexpression best{\"a}tigt werden, wobei ein signifikanter Unterschied zwischen St{\"a}mmen des cc32 und cc41/44 festzustellen war. Auf Transkriptionsebene konnte mittels qRT-PCR kein Unterschied zwischen diesen Komplexen ermittelt werden, so dass der Expressionsunterschied auf einem posttranskriptionellen Mechanismus beruhen muss. Neisseria gonorrhoeae ist ebenfalls im Besitz des Gens wie von Masignani et al. (2003) am Beispiel weniger Isolate beschrieben. In dieser Arbeit konnte f{\"u}r alle 29 getesteten Gonokokken die Insertion von vier Basenpaaren best{\"a}tigt werden, die zu einer Verschiebung im Leseraster f{\"u}hrt, so dass NarE nicht exprimiert wird. Auch ein Neisseria sicca Stamm beinhaltet und exprimiert das narE-Gen.}, subject = {Neisseria meningitidis}, language = {de} } @article{HeidrichBauriedlBarquistetal.2017, author = {Heidrich, Nadja and Bauriedl, Saskia and Barquist, Lars and Li, Lei and Schoen, Christoph and Vogel, J{\"o}rg}, title = {The primary transcriptome of Neisseria meningitidis and its interaction with the RNA chaperone Hfq}, series = {Nucleic Acids Research}, volume = {45}, journal = {Nucleic Acids Research}, number = {10}, doi = {10.1093/nar/gkx168}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-170828}, pages = {6147-6167}, year = {2017}, abstract = {Neisseria meningitidis is a human commensal that can also cause life-threatening meningitis and septicemia. Despite growing evidence for RNA-based regulation in meningococci, their transcriptome structure and output of regulatory small RNAs (sRNAs) are incompletely understood. Using dRNA-seq, we have mapped at single-nucleotide resolution the primary transcriptome of N. meningitidis strain 8013. Annotation of 1625 transcriptional start sites defines transcription units for most protein-coding genes but also reveals a paucity of classical σ70-type promoters, suggesting the existence of activators that compensate for the lack of -35 consensus sequences in N. meningitidis. The transcriptome maps also reveal 65 candidate sRNAs, a third of which were validated by northern blot analysis. Immunoprecipitation with the RNA chaperone Hfq drafts an unexpectedly large post-transcriptional regulatory network in this organism, comprising 23 sRNAs and hundreds of potential mRNA targets. Based on this data, using a newly developed gfp reporter system we validate an Hfq-dependent mRNA repression of the putative colonization factor PrpB by the two trans-acting sRNAs RcoF1/2. Our genome-wide RNA compendium will allow for a better understanding of meningococcal transcriptome organization and riboregulation with implications for colonization of the human nasopharynx.}, language = {en} } @phdthesis{Heinen2011, author = {Heinen, Florian}, title = {Einfluss von Neisseria meningitidis auf Tight-Junctions in humanen mikrovaskul{\"a}ren Hirnendothelzellen (HBMEC)}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-71631}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2011}, abstract = {Neisseria meningitidis ist mit jahrlich etwa 700.000 Erkrankungsfallen weltweit und einer Mortalitat von circa 7\% einer der h{\"a}ufigsten Ausloser der bakteriellen Hirnhautentz{\"u}ndung. Der entscheidende Schritt zur Auslosung einer Meningitis ist die Uberwindung der Blut-Hirn-Schranke. Diese im menschlichen Korper einmalig dichte Barriere wird maßgeblich durch Tight-Junctions spezialisierter Endothelzellen der Hirnkapillaren aufrecht erhalten. Ob N. Meningitidis diese Barriere auf einem parazellul{\"a}ren oder transzellul{\"a}rem Weg uberwindet, ist nicht vollstandig geklart. In dieser Arbeit wurde der Einfluss von N. meningitidis auf die Tight-Junction Proteine Occludin und ZO-1 unter Nutzung des HBMEC Zellkulurmodelles untersucht. Neben einer verminderten Genexpression von Occludin zeigte sich dabei eine Abspaltung eines 50 kDa Fragmentes von Occludin. Gleichzeitig konnte eine Umverteilung von Occludin von den Zellgrenzen in das Zytoplasma beobachtet werden. ZO-1 hingegen wurde weder in seiner Exprimierung, noch in seiner intrazellularen Verteilung beeinflusst. Mittels eines in dieser Arbeit etablierten Assays zur Bestimmung der Permeabilitat eines HBMEC-Monolayer als vereinfachtes in-vitro Modell der Blut-Hirn-Schranke konnte bestatigt werden, dass durch die Beeinflussung von Tight-Junction Proteinen die parazellulare Permeabilitat steigt. In weiteren Analysen konnten diese Prozesse auf eine gesteigerte Aktivitat von Matrixmetalloproteinase 8 zur{\"u}ckgefuhrt werden. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen einen neuen Mechanismus auf, durch den N. meningitidis im Stande ist, die-Hinr-Schranke auf einem parazellul{\"a}rem Weg zu {\"u}berwinden.}, subject = {Neisseria meningitidis}, language = {de} } @phdthesis{Herrmann2019, author = {Herrmann, Johannes Bernd}, title = {Rolle des Komplement C5a-Rezeptors 1 in der Pathophysiologie der Meningokokken-Sepsis}, doi = {10.25972/OPUS-18453}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-184533}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2019}, abstract = {Das bekapselte, Gram-negative, diplokokkenf{\"o}rmige Bakterium Neisseria meningitidis (Nme) ist ein asymptomatischer Kommensale des oberen Nasenrachenraums im Men-schen. Gerade bei Kindern ist es dem humanspezifischen Pathogen in seltenen F{\"a}llen m{\"o}glich, in den Blutstrom einzuwandern und lebensbedrohliche Krankheitsbilder wie Meningoenzephalitis und Sepsis auszul{\"o}sen, welche als „Invasive Meningokokkener-krankung" (IMD) zusammengefasst werden. J{\"a}hrlich ereignen sich weltweit bis zu 1,2 Mio F{\"a}lle von IMD, welche aufgrund des fulminanten Verlaufs und der hohen Letalit{\"a}t gef{\"u}rchtet sind. In der Bek{\"a}mpfung der Nme-Sepsis ist das humane Komplementsystem von entscheidender Bedeutung. Vor diesem Hintergrund ist die protektive Rolle des lytischen (Membranangriffskomplex MAK) und opsonisierenden Arms (Opsonine iC3b und C1q) der Komplementkaskade gut dokumentiert. Dagegen ist der Beitrag des in-flammatorischen Arms (Anaphylatoxine C3a und C5a) in der Nme-Sepsis bisher unklar. Aus diesem Grunde wurde mit dieser Arbeit die Rolle des inflammatorischen Arms an-hand des Komplement C5a-Rezeptors 1 (C5aR1) in der Pathophysiologie der Nme-Sepsis am Mausmodell untersucht. Nach Etablierung des murinen, intraperitonealen In-fektionsmodells konnte ein sch{\"a}dlicher Effekt des C5aR1 in der Nme-Sepsis beobachtet werden. Aus der Abwesenheit des C5aR1 resultierte eine h{\"o}here {\"U}berlebensrate, ein besserer klinischer Zustand, eine niedrigere Bakteri{\"a}mie und niedrigere Konzentrationen der pro-inflammatorischen Mediatoren IL-6, CXCL-1 und TNF-α. Im Hinblick auf den zellul{\"a}ren Pathomechanismus sprechen Ergebnisse dieser Arbeit daf{\"u}r, dass der C5aR1 prim{\"a}r eine gesteigerte Freisetzung inflammatorischer Mediatoren durch verschiedene Zellpopulationen triggert (Zytokinsturm), wodurch sekund{\"a}r Zellparalyse, steigende Bakteri{\"a}mie und h{\"o}here Letalit{\"a}t bedingt sind. Durch Depletionsversuche und Immun-fluoreszenzf{\"a}rbungen konnte, unabh{\"a}ngig vom C5aR1, eine allgemein protektive Rolle von neutrophilen Granulozyten und Monozyten/Makrophagen in der Nme-Sepsis beo-bachtet werden. Dar{\"u}ber hinaus pr{\"a}sentierte sich der zyklische C5aR1-Antagonist PMX205 als erfolgsversprechende Therapieoption, um Parameter einer murinen Nme-Sepsis zu verbessern. Weitere Untersuchungen sind n{\"o}tig, um die Wirksamkeit dieser Substanz in der humanen Nme-Sepsis zu erforschen. Zudem k{\"o}nnte das murine, intrape-ritoneale Infektionsmodell zur Kl{\"a}rung der Rolle des C5aR2 in der Nme-Sepsis genutzt werden.}, subject = {Komplement C5a}, language = {de} } @article{HerrmannMuenstermannStrobeletal.2018, author = {Herrmann, Johannes and Muenstermann, Marcel and Strobel, Lea and Schubert-Unkmeir, Alexandra and Woodruff, Trent M. and Gray-Owen, Scott D. and Klos, Andreas and Johswich, Kay O.}, title = {Complement C5a receptor 1 exacerbates the pathophysiology of N. meningitidis sepsis and is a potential target for disease treatment}, series = {mBio}, volume = {9}, journal = {mBio}, number = {1}, doi = {10.1128/mBio.01755-17}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-175792}, pages = {e01755-17}, year = {2018}, abstract = {Sepsis caused by Neisseria meningitidis (meningococcus) is a rapidly progressing, life-threatening disease. Because its initial symptoms are rather unspecific, medical attention is often sought too late, i.e., when the systemic inflammatory response is already unleashed. This in turn limits the success of antibiotic treatment. The complement system is generally accepted as the most important innate immune determinant against invasive meningococcal disease since it protects the host through the bactericidal membrane attack complex. However, complement activation concomitantly liberates the C5a peptide, and it remains unclear whether this potent anaphylatoxin contributes to protection and/or drives the rapidly progressing immunopathogenesis associated with meningococcal disease. Here, we dissected the specific contribution of C5a receptor 1 (C5aR1), the canonical receptor for C5a, using a mouse model of meningococcal sepsis. Mice lacking C3 or C5 displayed susceptibility that was enhanced by >1,000-fold or 100-fold, respectively, consistent with the contribution of these components to protection. In clear contrast, C5ar1\(^{-/-}\) mice resisted invasive meningococcal infection and cleared N. meningitidis more rapidly than wild-type (WT) animals. This favorable outcome stemmed from an ameliorated inflammatory cytokine response to N. meningitidis in C5ar1\(^{-/-}\) mice in both in vivo and ex vivo whole-blood infections. In addition, inhibition of C5aR1 signaling without interference with the complement bactericidal activity reduced the inflammatory response also in human whole blood. Enticingly, pharmacologic C5aR1 blockade enhanced mouse survival and lowered meningococcal burden even when the treatment was administered after sepsis induction. Together, our findings demonstrate that C5aR1 drives the pathophysiology associated with meningococcal sepsis and provides a promising target for adjunctive therapy. Importance: The devastating consequences of N. meningitidis sepsis arise due to the rapidly arising and self-propagating inflammatory response that mobilizes antibacterial defenses but also drives the immunopathology associated with meningococcemia. The complement cascade provides innate broad-spectrum protection against infection by directly damaging the envelope of pathogenic microbes through the membrane attack complex and triggers an inflammatory response via the C5a peptide and its receptor C5aR1 aimed at mobilizing cellular effectors of immunity. Here, we consider the potential of separating the bactericidal activities of the complement cascade from its immune activating function to improve outcome of N. meningitidis sepsis. Our findings demonstrate that the specific genetic or pharmacological disruption of C5aR1 rapidly ameliorates disease by suppressing the pathogenic inflammatory response and, surprisingly, allows faster clearance of the bacterial infection. This outcome provides a clear demonstration of the therapeutic benefit of the use of C5aR1-specific inhibitors to improve the outcome of invasive meningococcal disease.}, language = {en} } @phdthesis{Hessler2005, author = {Hessler, Frank}, title = {Verbreitung von Meningokokken bei gesunden Tr{\"a}gern in Bayern : unter besonderer Ber{\"u}cksichtigung des hypervirulenten ET-15-Klons}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-14730}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2005}, abstract = {Neisseria meningitidis (Meningokokken) stellen einen h{\"a}ufigen Erreger von bakterieller Meningitis und generalisierter Sepsis bei Kleinkindern und Jugendlichen dar. Diese Bakterienspezies ist sehr kompetent f{\"u}r horizontalen DNA-Austausch durch Transformation, was zur einer sehr heterogenen Populationsstruktur f{\"u}hrt. Innerhalb der Population gibt es wenige klonale Linien, die f{\"u}r die Mehrzahl der Erkrankungen verantwortlich sind, aber bei gesunden Tr{\"a}gern relativ selten gefunden werden. In den Achtziger Jahren trat ein hypervirulenter Klon in Kanada auf und war dort f{\"u}r die Mehrzahl der Erkrankungen verantwortlich. Dieser Klon wird als Elektrophoretischen Typ 15 (ET-15) bezeichnet und f{\"u}hrt zu besonders schweren Erkrankungsverl{\"a}ufen, und einer hohen Letalit{\"a}t. In den Neunziger Jahren breitete sich dieser Klon in der Tschechischen Republik aus und trat 1998 im bayerischen Landkreis Rottal/Inn bei einem Ausbruch in Erscheinung. In der vorliegenden Arbeit wurde die Verbreitung von ET-15-Meningokokken unter 8000 Kindergartenkindern, Sch{\"u}lern und Bundeswehrsoldaten in elf Landkreisen und kreisfreien St{\"a}dten sowie in sechs Bundeswehrkasernen untersucht. Die allgemeine Tr{\"a}gerrate an Meningokokken betrug 10,3\%. Bei vier Probanden aus zwei Orten wurden ET-15-Meningokoken isoliert, was einer Tr{\"a}gerrate von 0,05\% entspricht. Im Landkreis Rottal/ Inn wurden keine ET-15-Meningokokken gefunden. W{\"a}hrend des Beobachtungszeitraumes ereigneten sich in Bayern vier Erkrankungsf{\"a}lle durch diesen Bakterienklon. Der anschließende Vergleich der chromosomalen DNA mittels Pulsfeldgelelektrophorese nach SpeI-Verdau legte nahe, dass es sich bei den Tr{\"a}gerst{\"a}mmen nicht um vier identische Klone handelte. Ebenso war kein gemeinsames Bandenmuster zwischen den vier Tr{\"a}gerisolaten und den vier Erkrankungsst{\"a}mmen zu erkennen. Parallel dazu wurden die Tr{\"a}ger- und Erkrankungsst{\"a}mme mit identischen Referenzst{\"a}mmen aus der Tschechischen Republik und aus Rottal/Inn verglichen, wobei sich auch hier kein gemeinsames DNA-Muster zeigte. Bei den Tr{\"a}ger- als auch bei den Erkrankungsisolaten aus dem Untersuchungszeitraum in Bayern handelt es sich um neue Varianten des ET-15-Klones, die in Folge klonaler Expansion entstanden sein k{\"o}nnten. Die Inzidenz des ET-15-Tr{\"a}gertums in Bayern im Beobachtungszeitraum ist als niedrig einzusch{\"a}tzen.}, language = {de} } @phdthesis{Huebner2004, author = {H{\"u}bner, Claudia}, title = {Analyse des Transkriptionsprofils von Neisseria meningitidis w{\"a}hrend der Infektion von Epithel- und Endothelzellen unter Verwendung der Mikroarraytechnologie}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-13535}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2004}, abstract = {Neisseria meningitidis, ein pathogenes Bakterium, das schwere F{\"a}lle von Sepsis und Meningitis verursacht, interagiert w{\"a}hrend der Infektion mit verschiedenen Oberfl{\"a}chen des Wirtes. Die schnellstm{\"o}gliche Anpassung an die spezifischen Milieubedingungen im Wirtsorganismus ist daher ein essentieller Schritt in der Pathogenese. Durch Verwendung von DNA-Mikroarrays, die auf gespotteten Oligonukleotiden basieren, wurde das Transkriptionsprofil von N. meningitidis w{\"a}hrend der Infektion von Epithel- und Endothelzellen analysiert. Zur Analyse wurde die isogene kapseldefiziente siaD-Mutante des N. meningitidis Stammes MC58 verwendet. 72 Gene konnten nach Kontakt mit Epithelzellen und 48 Gene nach Kontakt mit Endothelzellen als differential reguliert identifiziert werden. Darunter auch eine große Anzahl von Virulenzgenen. W{\"a}hrend ein Teil der detektierten Gene in beiden Systemen als differentiell reguliert galt, gab es doch eine Anzahl von ORF´s, die nur f{\"u}r ein Zellkulturmodell spezifisch reguliert waren (59 spezifische Gene f{\"u}r HEp-2 und 35 spezifische Gene f{\"u}r HBMEC). F{\"u}r einige ausgew{\"a}hlte Gene wurde die im Mikroarray detektierte Regulierung durch Quantitative RT-PCR nochmals best{\"a}tigt. Die Funktion von den als induziert identifizierten Genen rfaF, hem und NMB1843 wurde im Anschluß durch die Konstruktion von Mutanten n{\"a}her untersucht. Das rfaF-Gen, eine in der LPS Biosynthese involvierte Heptosyl-II-transferase, wurde in beiden Zellkultursystemen als differentiell reguliert identifiziert. Die Deletion des Gens f{\"u}hrte speziell f{\"u}r den bekapselten Stamm MC58 zu einer signifikanten Erh{\"o}hung der Adh{\"a}renz und Invasion nach Infektion von Epithelzellen. Untersuchungen des Infektionspotential f{\"u}r HBMEC Zellen ergaben keine signifikant ver{\"a}nderte Adh{\"a}renz und Invasion. Bei zus{\"a}tzlicher Deletion von rfaF in einem opc negativen Stamm konnte eine Abnahme der bakteriellen Aufnahme im Zellkulturmodell HBMEC beobachtet werden. Dagegen zeigten die opc, rfaF negativen Mutanten nach Kontakt mit HEp-2 Zellen keine verminderte Invasion. Weiterhin f{\"u}hrte die Deletion des rfaF-Gens zu einer verst{\"a}rkten Sensibilit{\"a}t gegen{\"u}ber humanen Serum. Diese Daten deuten daraufhin, dass die LPS-Struktur eine Rolle in der bakteriellen Zellinteraktion spielt, speziell wenn eine f{\"u}r die Adh{\"a}sion wichtige Komponente nicht mehr exprimiert wird. Der ORF NMB1843, der f{\"u}r einen Transkriptionsregulator aus der MarR-Familie kodiert, ebenso wie das H{\"a}molysin Gen konnten nur nach Kontakt mit HBMEC Zellen als differentiell reguliert identifiziert werden. In Infektionsstudien zeigten die hem-Mutanten keine ver{\"a}nderte Adh{\"a}renz und Invasion. Weiterhin war die Zytotoxizit{\"a}t der Mutanten nicht eingeschr{\"a}nkt. Ob der ORF NMB1646 daher als H{\"a}molysin fungiert bleibt zu kl{\"a}ren. Durchgef{\"u}hrte Mikroarraystudien mit den NMB1843-Mutanten, f{\"u}hrten zur Identifizierung einiger ORF´s, die m{\"o}glicherweise unter der Kontrolle dieses Regulators stehen. Dazu geh{\"o}ren die Virulenz assoziierten Gene sodC, iga und nadA sowie das f{\"u}r ein H{\"a}molysin kodierende Gen NMB1779. Die Untersuchung des Expressionsprofils mittels SDS-PAGE Analyse f{\"u}hrte zur Identifizierung einer Proteinbande bei 210 kDa, die spezifisch f{\"u}r die NMB1843 negativen St{\"a}mme ist. Dieses Protein wurde als nadA identifiziert. NadA induziert im Tiermodell bakterizide Antik{\"o}rper und gilt daher als m{\"o}glicher Impfstoffkandidat. Die in dieser Arbeit vorgelegten Daten liefern neue Einblicke in die Pathogenit{\"a}tsmechanismen von N. meningitidis und belegen die Bedeutung der transkriptionellen Genregulation in den einzelnen Stadien der Meningokokkeninfektion.}, subject = {Neisseria meningitidis}, language = {de} } @phdthesis{Kaiser2020, author = {Kaiser, Lena Franziska}, title = {Wirkmechanismus von Sphingolipiden und Sphingosin gegen mikrobielle Erreger}, doi = {10.25972/OPUS-21897}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-218970}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2020}, abstract = {Die zunehmende Antibiotikaresistenz vieler Krankheitserreger ist ein weltweites Problem, welches zu einem klinischen Bedarf an neuen antimikrobiellen Substanzen f{\"u}hrt. Sphingolipide einschließlich Ceramide stellen eine vielf{\"a}ltige Gruppe strukturverwandter Lipide dar und bestehen aus einem Sphingosin-Grundger{\"u}st, welches mit einer Fetts{\"a}ure verbunden ist. Sowohl das Sphingosin-Grundger{\"u}st allein als auch Sphingolipide zeigen eine antibakterielle Wirkung gegen{\"u}ber einer Vielzahl pathogener Mikroorganismen. Die Intensit{\"a}t der Hemmung h{\"a}ngt von der Sphingolipidstruktur und dem Mikroorganismus ab. Neuere Studien konnten zeigen, dass Sphingosin, Ceramide und Ceramid-Analoga in N. meningitidis aufgenommen werden und eine bakteriostatische oder bakterizide Wirkung zeigen. Jedoch ist die antibakterielle Wirkungsweise noch nicht genau bekannt. Um mehr {\"u}ber den Wirkmechanismus zu erfahren haben wir die ultrastrukturellen Ver{\"a}nderungen von N. meningitidis nach Inkubation mit azido-funktionalisierten Sphingolipiden mit elektronenmikroskopischen Verfahren (transmissionselektronenmikroskopische und rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen) untersucht. Mittels korrelativer Licht- und Elektronenmikroskopie (CLEM) konnten wir die azido-funktionalisierten Sphingolipide nach Aufnahme in N. meningitidis lokalisieren. Zum Anf{\"a}rben der funktionalisierten Sphingolipide wurde die kupferfreie Azid-Alkin-Cyccloaddition verwendet.}, subject = {Neisseria meningitidis}, language = {de} } @phdthesis{Karch2012, author = {Karch, Andr{\´e}}, title = {Einfluss von Polymorphismen im penA-Gen auf das Resistenzverhalten von Neisseria lactamica und Neisseria meningitidis}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-71852}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2012}, abstract = {Wie das pathogene Bakterium Neisseria meningitidis kolonisiert auch Neisseria lactamica als Kommensale den oberen Nasopharynx des Menschen. Penicillin G ist ein first-line-Therapeutikum gegen Meningokokkeninfektionen. Reduzierte Empfindlichkeit gegen{\"u}ber Penicillin wird bei Meningokokken durch Mutationen im penA-Gen verursacht. Horizontaler Gentransfer zwischen den verschiedenen Neisseria spp. wurde auch f{\"u}r das penA-Gen beschrieben. Ziel dieser Arbeit war daher eine ph{\"a}notypische und genotypische Analyse der Penicillinresistenz von N. lactamica. Aus den Versuchen sollten Prognosen {\"u}ber die zuk{\"u}nftige Resistenzentwicklung von Meningokokken abgeleitet werden. Die ph{\"a}notypische Analyse von 123 N. lactamica-St{\"a}mmen (MIC [Minimum inhibitory concentration]-Bereich: 0,064 - 2,0 µg/ml, Median: 0,38 µg/ml) und 129 N. meningitidis- St{\"a}mmen (MIC-Bereich: 0,016 - 0,25 µg/ml, Median: 0,064 µg/ml) zeigte signifikant h{\"o}here MIC-Werte gegen{\"u}ber Penicillin G bei den N. lactamica-St{\"a}mmen als bei den untersuchten Meningokokken. Bei Meningokokken sind Polymorphismen (f{\"u}nf spezifische Mutationen betreffend) im penA-Gen (kodiert f{\"u}r das PBP2 (penicillin binding protein 2)) f{\"u}r verminderte Penicillinsensibilit{\"a}t verantwortlich, weshalb der betroffene Abschnitt des penA-Gens in allen N. lactamica-St{\"a}mmen und N. meningitidis-St{\"a}mmen untersucht und mit den bekannten Allelen der penA-Datenbank verglichen wurde. Bei den 123 N. lactamica-St{\"a}mmen konnten 60 verschiedene penA-Allele nachgewiesen werden, wovon 51 neu in die internationale penA-Datenbank eingef{\"u}gt werden konnten. Im Gegensatz zu Meningokokken trugen die N. lactamica-St{\"a}mme entweder drei oder f{\"u}nf der f{\"u}r intermedi{\"a}r resistente Meningokokken charakteristischen Mutationen im penA-Gen. N. lactamica-St{\"a}mme mit f{\"u}nf Mutationen (MIC-Bereich: 0,25 - 2,0 µg/ml, Median: 0,5 µg/ml) zeigten signifikant h{\"o}here MIC-Werte als St{\"a}mme mit drei Mutationen (MIC-Bereich: 0,064 - 0,38 µg/ml, Median: 0,125 µg/ml), aber auch als Meningokokken mit f{\"u}nf Mutationen (MIC-Bereich: 0,064 - 0,25 µg/ml, Median: 0,125 µg/ml). Eine phylogenetische Analyse aller in der penA-Datenbank hinterlegten Allele zusammen mit den 51 neuen dieser Studie ergab, dass die Allele mit f{\"u}nf Mutationen unabh{\"a}ngig von der Spezies eine gemeinsame phylogenetische Linie bildeten, w{\"a}hrend sowohl die Allele mit drei Mutationen (N. lactamica) als auch die ohne Mutationen (N. meningitidis) jeweils eine separate phylogenetische Gruppe formten. Im Rahmen von in vitro-Transformationen mit chromosomaler DNA von N. lactamica konnte der MIC-Wert des Penicillin-sensiblen Meningokokkenstamms 14 in einem single-step-Ereignis durch {\"U}bernahme des betreffenden penA-Gens von N. lactamica erh{\"o}ht werden. Allerdings konnten nur MIC-Werte erreicht werden, die mit intermedi{\"a}r-sensiblen Meningokokken vergleichbar waren und somit weit unter den MIC-Werten der benutzten N. lactamica-St{\"a}mme lagen. Dieser Befund legt nahe, dass erh{\"o}hte MIC-Werte bei N. lactamica wie auch bei Meningokokken mit Mutationen in der Transpeptidaseregion des PBP2 assoziiert sind. Jedoch sind die im Vergleich zu Meningokokken generell h{\"o}heren MIC-Werte bei N. lactamica auf andere Faktoren zur{\"u}ckzuf{\"u}hren, die bei N. lactamica eine verminderte Empfindlichkeit gegen{\"u}ber Penicillin bedingen. In den in vitro-Experimenten der vorliegenden Studie konnten diese Faktoren nicht auf Meningokokken {\"u}bertragen werden. Demnach kann eine Co-Kolonisation mit N. lactamica zwar die MIC-Werte von Meningokokken erh{\"o}hen, das Erreichen von bei N. lactamica beobachteten Resistenzniveaus ist allerdings auf diesem Wege nicht m{\"o}glich. Es ist somit nicht zu bef{\"u}rchten, dass Meningokokken - wie bei Pneumokokken beobachtet - {\"u}ber kommensale Spezies der gleichen Gattung eine massive Reduktion der Empfindlichkeit gegen{\"u}ber Penicillin entwickeln werden.}, subject = {Neisseria meningitidis}, language = {de} } @article{KlughammerDittrichBlometal.2017, author = {Klughammer, Johanna and Dittrich, Marcus and Blom, Jochen and Mitesser, Vera and Vogel, Ulrich and Frosch, Matthias and Goesmann, Alexander and M{\"u}ller, Tobias and Schoen, Christoph}, title = {Comparative genome sequencing reveals within-host genetic changes in Neisseria meningitidis during invasive disease}, series = {PLoS ONE}, volume = {12}, journal = {PLoS ONE}, number = {1}, doi = {10.1371/journal.pone.0169892}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-159547}, pages = {e0169892}, year = {2017}, abstract = {Some members of the physiological human microbiome occasionally cause life-threatening disease even in immunocompetent individuals. A prime example of such a commensal pathogen is Neisseria meningitidis, which normally resides in the human nasopharynx but is also a leading cause of sepsis and epidemic meningitis. Using N. meningitidis as model organism, we tested the hypothesis that virulence of commensal pathogens is a consequence of within host evolution and selection of invasive variants due to mutations at contingency genes, a mechanism called phase variation. In line with the hypothesis that phase variation evolved as an adaptation to colonize diverse hosts, computational comparisons of all 27 to date completely sequenced and annotated meningococcal genomes retrieved from public databases showed that contingency genes are indeed enriched for genes involved in host interactions. To assess within-host genetic changes in meningococci, we further used ultra-deep whole-genome sequencing of throat-blood strain pairs isolated from four patients suffering from invasive meningococcal disease. We detected up to three mutations per strain pair, affecting predominantly contingency genes involved in type IV pilus biogenesis. However, there was not a single (set) of mutation(s) that could invariably be found in all four pairs of strains. Phenotypic assays further showed that these genetic changes were generally not associated with increased serum resistance, higher fitness in human blood ex vivo or differences in the interaction with human epithelial and endothelial cells in vitro. In conclusion, we hypothesize that virulence of meningococci results from accidental emergence of invasive variants during carriage and without within host evolution of invasive phenotypes during disease progression in vivo.}, language = {en} } @phdthesis{Krueger2021, author = {Kr{\"u}ger, S{\"o}ren}, title = {Unterschiedliche Einfl{\"u}sse von Komplement auf Reaktionen neutrophiler Granulozyten auf die Infektion mit \(Neisseria\) \(meningitidis\)}, doi = {10.25972/OPUS-24969}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-249697}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2021}, abstract = {The gram-negative diplococcus Neisseria meningitidis (Nme) is a frequent human-specific, commensal bacterium of the upper respiratory tract. Under certain conditions especially in infants, meningococci can translocate into the bloodstream and cause invasive meningococcal disease (IMD) manifesting as meningitis or sepsis or a combination of both. IMD is feared for its rapid progression and high fatality rate if it remains untreated. IMD affects up to one million people annually causing substantial morbidity and mortality worldwide. It is well-established that the complement system is an important protective factor in meningococcal disease through opsonization of bacteria with C3b and the lytic activity of the membrane attack complex although the inflammatory C5a/C5aR1 axis can aggravate IMD. The role of neutrophil granulocytes in meningococcal infection is less clear despite their abundant recruitment throughout the course of disease. This study aimed to characterize neutrophil responses to Nme in vitro and the influence of complement on these responses. In infection assays with whole blood and isolated PMNs, effective binding, internalization and killing of Nme by neutrophils was demonstrated. A significant complement-dependence of neutrophil phagocytosis and oxidative burst was observed. The opsonizing and lytic pathway of the complement cascade were found to be most relevant for these responses since blockade of C3 using inhibitor Compstatin Cp20 reduced phagocytosis and oxidative burst significantly more than the blockade of the inflammatory branch with C5aR1-antagonist PMX53. Opsonization with specific antibodies could not replicate the effect of complement activation indicating that engagement of neutrophil complement receptors, particularly complement receptor 3, is involved. Other neutrophil effector functions such as degranulation and IL-8 release were activated in a complement-independent manner implying activation by other inflammatory signals. Considering existing evidence on the overall protective effect of PMNs, further studies investigating the contribution of each neutrophil effector function to infection survival in vivo are required. Ideally, this should be studied in a murine meningitis or sepsis model in the context of complement activation.}, subject = {Neisseria meningitidis}, language = {en} } @phdthesis{Kuespert2007, author = {K{\"u}spert, Katharina}, title = {Interaktion pathogener Neisserien mit zellul{\"a}ren Rezeptoren: Molekulare Untersuchungen zu neisseriellen Adh{\"a}sinen und ihrer Wechselwirkung mit humanen CEACAMs}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-25946}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2007}, abstract = {Neisseria meningitidis und Neisseria gonorrhoeae sind humanpathogene Vertreter der Gattung Neisseria. Diese Erreger verf{\"u}gen {\"u}ber eine Reihe von Virulenzfaktoren, um erfolgreich den menschlichen K{\"o}rper zu besiedeln. Dabei spielen die neisseriellen OpaCEA-Proteine eine wichtige Rolle. Diese Adh{\"a}sine binden an bestimmte Rezeptoren der humanen CEACAM-Familie, die auf unterschiedlichen Zelltypen im menschlichen K{\"o}rper exprimiert werden. Die Interaktion der OpaCEA-Proteine mit der stark konservierten aminoterminalen Dom{\"a}ne von bestimmten CEACAMs f{\"u}hrt zu einer Aufnahme der Bakterien in die Zellen. Dort k{\"o}nnen sie, vor der humoralen Immunantwort gesch{\"u}tzt, persistieren oder sich durch Transzytose in tiefer gelegene Gewebe weiter ausbreiten und letztendlich eine disseminierte Krankheit ausl{\"o}sen. Da CEACAMs eine entscheidende Rolle bei der Infektion mit pathogenen Neisserien spielen, wurde in der vorliegenden Arbeit die Interaktion dieser zellul{\"a}ren Rezeptoren mit pathogenen Neisserien und die daraus resultierenden molekularen Ereignisse auf bakterieller bzw. zellul{\"a}rer Seite n{\"a}her untersucht. Zun{\"a}chst wurde eine neuartige Methode entwickelt, die im Gegensatz zu herk{\"o}mmlichen Strategien eine schnelle und quantitative Erfassung von Neisserien-CEACAM-Interaktionen erm{\"o}glicht. Bei dieser Methode wurden GFP-fusionierte, l{\"o}sliche aminoterminale CEACAM-Dom{\"a}nen eingesetzt, die spezifisch an OpaCEA-exprimierende Bakterien binden. Einzelne Bakterien einer Population, die mit den fluoreszierenden Rezeptordom{\"a}nen assoziierten, konnten aufgrund ihrer erh{\"o}hten Fluoreszenz im Durchflußzytometer sehr schnell und quantitativ bestimmt werden. Diese Rezeptordom{\"a}nen wurden außerdem als molekulares Werkzeug zur Erstellung eines OpaCEA-induzierten Transkriptionsprofils von Opa-positiven Meningokokken verwendet. Transkriptomanalysen mittels Mikroarrays zeigten, dass die Interaktion OpaCEA-exprimierender Meningokokken mit der l{\"o}slichen, aminoterminalen Dom{\"a}ne von CEACAM1 eine Herrunterregulation von 56 Genen sowie eine Hochregulation von sieben Genen in Neisseria meningitidis MC58 zur Folge hatte. Dabei konnte ein hochreguliertes Gen identifiziert werden, dessen Genprodukt aufgrund seiner Homologie zu einem bakteriellen \&\#61537;-H{\"a}molysin m{\"o}glicherweise virulenz-assoziiert ist. Die Erstellung dieses Transkriptionsprofils beruhte auf der Interaktion zwischen der aminoterminalen Dom{\"a}ne von CEACAM1 und seinen bis heute einzig bekannten neisseriellen Liganden, den OpaCEA-Proteinen. Bemerkenswerterweise konnte im Rahmen der vorliegenden Arbeit ein Opa-negativer Meningokokkenstamm isoliert werden, der ebenfalls an CEACAM1 bindet und von CEACAM1-exprimierenden Zellen internalisiert wird. Da dieser Meningokokkenstamm keine Opa-Proteine exprimierte, muß er {\"u}ber ein weiteres Adh{\"a}sin verf{\"u}gen, das mit CEACAM1 assoziiert. Interessanterweise konnte gezeigt werden, dass f{\"u}r die CEACAM1-vermittelte Aufnahme dieser Opa-negativen Meningokokken mehrere extrazellul{\"a}re Dom{\"a}nen des Rezeptors notwendig sind. Im Gegensatz zur Aufnahme OpaCEA-exprimierender Bakterien war die aminoterminale Dom{\"a}ne essentiell, aber nicht ausreichend f{\"u}r diesen phagozytischen Vorgang, der unabh{\"a}ngig vom Aktinzytoskelett erfolgte. Auch bei Bindungsstudien mit l{\"o}slichen CEACAM1 Konstrukten gab es Differenzen zwischen den opaquen und nicht-opaquen Bakterienst{\"a}mmen. So zeigte sich, dass im Gegensatz zu OpaCEA-exprimierenden Meningokokken, die mit monomeren Formen des l{\"o}slichen Rezeptors assoziieren konnten, Opa-negativen Meningokokken nur mit multimerisierten Formen des Rezeptors interagierten. CEACAM1 stellt den einzigen Rezeptor aus der CEACAM-Familie dar, mit dem Opa-negative Meningokokken interagieren k{\"o}nnen. Demgegen{\"u}ber assoziieren OpaCEA-exprimierende Neisserien mit mehreren Mitgliedern der CEACAM-Familie, unter anderem mit CEACAM3. In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass die c-Jun N-terminale Kinase an Signaltransduktionswegen, die durch Interaktion von OpaCEA-exprimierenden Neisserien mit CEACAM3 ausgel{\"o}st wurden, beteiligt ist. Erstaunlicherweise konnte durch Inhibition der c-Jun N-terminalen Kinase CEACAM3-vermittelte Aufnahme der opaquen Bakterien in die Zelle reduziert werden. Da die Aktivierung der c-Jun N-terminalen Kinase unabh{\"a}ngig von der Phosphorylierung der ITAM-{\"a}hnlichen Sequenz erfolgte, scheint dieses Molek{\"u}l an einem neuartigen Signalweg beteiligt zu sein, der komplement{\"a}r zu bereits bekannten CEACAM3-vermittelten Signalprozessen abl{\"a}uft. Die in der vorliegenden Arbeit zusammengefassten Befunde liefern neue Einblicke in die Wechselwirkung zwischen pathogenen Neisserien und ihren Wirtszellen und k{\"o}nnen als Ausgangspunkt f{\"u}r interessante weiterf{\"u}hrende Analysen dienen.}, subject = {Neisseria gonorrhoeae}, language = {de} } @phdthesis{Lappann2007, author = {Lappann, Martin}, title = {Morphologische und funktionelle Untersuchungen zur Biofilmbildung bei dem humanen Pathogen Neisseria meningitidis}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-23546}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2007}, abstract = {1. Zusammenfassung Neisseria meningitidis ist weltweit ein bedeutender Erreger invasiver Infektionen bei Kindern und Heranwachsenden. Der in vielen L{\"a}ndern niedrigen Inzidenz stehen hohe Raten asymptomatischer Kolonisation des menschlichen Nasopharynx mit Meningokokken gegen{\"u}ber. W{\"a}hrend die Pathogenese durch Meningokokken ausf{\"u}hrlich untersucht ist, wurde dem Tr{\"a}gertum von Meningokokken bisher wenig Aufmerksamkeit geschenkt, nicht zuletzt auch wegen des Fehlens eines geeigneten Tiermodells. K{\"u}rzlich publizierte Daten lassen die asymptomatische Persistenz von Meningokokken in einem Biofilm-{\"a}hnlichen Stadium auf und innerhalb des Tonsillengewebes vermuten. Ziel der vorliegenden Arbeit war daher die Etablierung eines Biofilmmodells f{\"u}r Meningokokken als ein Modell f{\"u}r asymptomatisches Tr{\"a}gertum. Es wurde zudem die Biofilmbildung von Meningokokken unterschiedlichster klonaler Linien mit dem Ziel untersucht, auf molekularer Ebene die Biofilmbildung bei Meningokokken zu verstehen. In statischen Biofilmtests konnte gezeigt werden, dass Biofilmbildung eine ubiquit{\"a}re Eigenschaft von Meningokokken ist, solange diese keine Kapsel exprimieren. Hierbei war es unerheblich, ob Tr{\"a}gerisolate oder Isolate aus invasiven Meningokokkenerkrankungen untersucht wurden. Durch die Konstruktion fluoreszierender Meningokokkenst{\"a}mme und die Etablierung eines Minimalmediums konnte f{\"u}r Meningokokken ein standardisiertes Biofilmmodell unter Flussbedingungen erstellt werden. Das Flussmodell f{\"u}r Meningokokkenbiofilme erwies sich als {\"a}ußerst robust und reproduzierbar. Es wurde deutlich, dass Meningokokken Biofilme unterschiedlicher Struktur ausbildeten, die teilweise {\"u}ber 120 Stunden in vitalem Zustand gehalten werden konnten. Die Mehrzahl der St{\"a}mme bildete heterogene Biofilme mit distinkten Mikrokolonien aus, w{\"a}hrend andere St{\"a}mme homogene Biofilme ohne Mikrokolonien ausbildeten. Diese strukturellen Unterschiede hatten keinen Effekt auf die Antibiotika-Empfindlichkeit der Biofilme. Es konnte gezeigt werden, dass Meningokokkenbiofilme durch Ciprofloxacin und Rifampicin, nicht aber durch Penicillin im Wachstumsmedium abget{\"o}tet werden konnten. Diese Ergebnisse passen zu in vivo-Befunden, die zeigen, dass Ciprofloxacin und Rifampicin im Gegensatz zu Penicillin sehr zuverl{\"a}ssig das Tr{\"a}gertum von Meningokokken eradizieren k{\"o}nnen. Durch die Untersuchung der Biofilmbildung von PilX- und PilE-Mutanten konnte die Bedeutung der Twitching Motility f{\"u}r die Mikrokoloniebildung im Meningokokkenbiofilm aufgezeigt werden. Ausgepr{\"a}gte Motilit{\"a}t f{\"u}hrte zu Mikrokoloniebildung, w{\"a}hrend weitgehend unbewegliche St{\"a}mme flache unstrukturierte Biofilme bildeten. In der vorliegenden Arbeit konnte der Verlust der Mikrokoloniebildung bei der PilX-Mutante durch Reduktion der Piliierung, die zu verminderter Motilit{\"a}t f{\"u}hrte, erkl{\"a}rt werden. Autoaggregation der Zellen spielte f{\"u}r die Mikrokoloniebildung keine Rolle, was im Widerspruch zur k{\"u}rzlich publizierten Rolle von PilX steht. Initiale Schritte der Biofilmbildung bei Meningokokken k{\"o}nnten von extrazellul{\"a}rer DNA (exDNA) abh{\"a}ngen, da die Zugabe von DNase zur Vorkultur die Biofilmbildung verhinderte, jedoch bestehende reife Biofilme nicht aufl{\"o}ste. Die Funktion, der Mechanismus der Freisetzung, sowie die Menge und Verteilung dieser exDNA in Meningokokkenbiofilmen wird Gegenstand zuk{\"u}nftiger Untersuchungen sein.}, language = {de} } @phdthesis{Latsch2005, author = {Latsch, Kirsten}, title = {Interaktion von Neisseria meningitidis mit den Zellen der menschlichen Blut-Hirn/Liquor-Schranke}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-15131}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2005}, abstract = {Ein zentrales Ereignis in der Pathogenese einer bakteriellen, durch Neisseria menigitidis verursachten Meningitis stellt die Interaktion der Bakterien mit den Zellen der menschlichen Blut-Hirn/Liquor-Schranke dar. In der vorliegenden Arbeit konnten in Infektionsversuchen mit immortalisierten HBMEC-Zellen als etabliertem in-vitro Modell des okklusiven menschlichen Hirnendothels und N. meningitidis Isolaten unterschiedlicher klonaler Linien Pathomechanismen f{\"u}r die Interaktion von Meningokokken mit dem Endothel der menschlichen Blut-Hirn/Liquor-Schranke identifiziert werden. Diese unterscheiden sich von jenen Pathomechanismen, die die Interaktion von Meningokokken und Epithelzelllinien bzw. peripheren Endothelzellen bestimmen. Die untersuchten hypervirulenten klonalen Linien ST-32, ST-11 und ST-1 zeigen in-vivo signifikante Unterschiede in ihrem Ausbreitungsverhalten und meist unterschiedliche Krankheitsverl{\"a}ufe. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit lassen vermuten, dass die molekularen Mechanismen der Adh{\"a}renz und Invasion von N. meningitidis Serogruppe A, B und C Isolaten in ihrer Abh{\"a}ngigkeit von Außenmembrankomponenten und externen Faktoren differieren. Die Invasion von Serogruppe B Meningokokken konnte in Infektionsversuchen mit dem Serogruppe B Stamm MC58 als repr{\"a}sentativem Vertreter der hypervirulenten klonalen Linie ST-32 als Folge einer trifaktoriellen Interaktion mit den Zellen der menschlichen Blut-Hirn/Liquor-Schranke identifiziert werden: (I) Die Internalisierung der Serogruppe B Isolate in HBMEC-Zellen ist von der Expression des Außenmembranproteins Opc sowie (II) von der Anwesenheit des Serumglykoproteins Fibronektin abh{\"a}ngig, das als invasionsf{\"o}rdernde Komponente humanen Serums die Bindung von Meningokokken an spezifische Rezeptoren auf HBMEC-Zellen vermittelt. Fibronektin bindet (III) als Br{\"u}ckenmolek{\"u}l an RGD-Bindungsmotive der \&\#61537;5\&\#61538;1-Integrine auf HBMEC-Zellen. Diese stellen spezifische Rezeptoren der Fibronektin-vermittelten Invasion Opc-exprimierender Serogruppe B Meningokokken in zerebrale menschliche Hirnendothelzellen dar. Weder f{\"u}r Serogruppe A noch f{\"u}r Serogruppe C Meningokokken konnte in der vorliegenden Arbeit eine Serum-vermittelte Invasion in HBMEC-Zellen beschrieben werden. Als urs{\"a}chlich k{\"o}nnen die nat{\"u}rlicherweise fehlende Opc-Expression durch Isolate des ST-11 Komplexes sowie eine ausgepr{\"a}gte Variabilit{\"a}t der Opc-Expression durch die analysierten ST-1 Isolate diskutiert werden. Die wesentliche Bedeutung der Zytoskelettfunktion f{\"u}r die Invasion von N. meningitidis in HBMEC-Zellen konnte in Infektionsversuchen mit eukaryontischen Zytoskelettinhibitoren nachgewiesen werden. Mikrofilamente und Mikrotubuli als Elemente des Zytoskeletts wurden als essentielle Komponenten einer effizienten Internalisierung Opc-exprimierender Serogruppe B Meningokokken in HBMEC-Zellen identifiziert.}, language = {de} } @phdthesis{Muenstermann2022, author = {M{\"u}nstermann, Marcel}, title = {The roles of the anaphylatoxin receptors during invasive disease as well as mucosal colonization caused by \(Neisseria\) \(meningitidis\)}, doi = {10.25972/OPUS-26975}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-269759}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2022}, abstract = {The human specific gram-negative bacterium Neisseria meningitidis (Nme, meningococci) is a common colonizer of the upper respiratory tract. Upon becoming invasive, Nme can cause meningitis and life-threatening sepsis. The most important immune defense mechanism in invasive meningococcal disease (IMD) is the complement mediated killing of bacteria. The complement cascade is activated through different pathogen associated patterns and finally leads to the lysis of the bacteria by the membrane attack complex. In addition to the direct bacterial killing, the complement system is also an important player in different inflammatory processes. A hallmark of IMD is an overreaction of the immune system and the release of the potent anaphylatoxins C3a and C5a by the complement system is an important factor hereby. There are three anaphylatoxin receptors (ATRs), the C3aR, the C5aR1 and the C5aR2, capable of detecting these anaphylatoxins. It has already been shown that blocking the ATR C5aR1 strongly benefitted the outcome of IMD in a murine sepsis model. However, the roles of ATRs C3aR and C5aR2 in IMD are still unclear. This work aims to analyze the role of these ATRs in meningococcal sepsis and to identify possible underlying mechanisms. Furthermore, a possible involvement of the complement system, the ATRs and the type II CRISPR/Cas system on nasopharyngeal colonization is analyzed. In vivo depletion experiments showed that without neutrophils or monocytes/macrophages the complement system alone was not able to clear a low dose Nme infection, which highlights the importance of cellular components in IMD. Analyzing the role of the ATRs in knock-out mice with high dose Nme infections, revealed that the lack of C5aR2, like the lack of C5aR1, was beneficial for the outcome of meningococcal induced sepsis. In contrast, the lack of C3aR in knock-out mice was detrimental. The positive outcome associated with the C5aRs could be reproduced by using an antagonist against both C5aRs or an antagonist specifically against C5aR1 in WT mice. These findings are giving hope to future therapeutic applications. Next, a possible contribution of neutrophils to this positive outcome was analyzed. Absence of C5aR1 led to a decrease of degranulation by neutrophils in a murine whole blood model, while the other ATRs showed no effect. Neutrophil analysis in human whole blood, on the other hand, revealed a reduced oxidative burst and IL-8 secretion upon inhibition of all three ATRs. A functional difference between the C5aRs and the C3aR in neutrophils was observed in phagocytosis, which was reduced upon C3aR inhibition, but was unaltered with C5aR1 or C5aR2 inhibition. Possible underlying mechanisms in the phosphorylation of ERK1/2 were analyzed in bone marrow derived macrophages isolated from ATR knock-out mice. The later phosphorylation of ERK1/2 in macrophages without C5aR1 or C5aR2 expression might explain, why blocking the C5aRs is beneficial for the outcome of IMD in mice. In contrast to these findings, the colonization of the nasopharynx in huCEACAM 1 expressing mice by Nme did not seem to depend on the Complement system factors C3 and C5 nor the ATRs. Additionally, no difference in the colonization could be observed in this model using Nme mutants lacking different parts of the type 2 CRISPR/Cas system. Conclusively, this work highlights the importance of the complement system, the ATRs and the cellular components in IMD. Contrariwise, these factors did not play a role in the analyzed nasopharyngeal infection model. The beneficial effects of C5aR1 and C5aR2 lack/inhibition in IMD might have medicinal applications, which could support the standard therapies of IMD in the future.}, subject = {Anaphylatoxine}, language = {en} } @phdthesis{Nikulin2005, author = {Nikulin, Joanna}, title = {Untersuchungen zu intrazellul{\"a}ren Folgereaktionen von Neisseria meningitidis und Escherichia coli K1 in HBMEC (human brain microvascular endothelial cells)}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-16552}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2005}, abstract = {Neisseria meningitidis ist einer der wichtigsten Erreger bakterieller Meningitiden und gef{\"u}rchtet f{\"u}r das Potential Epidemien auszul{\"o}sen. Die Meningokokken-Meningitis bleibt bis heute auch in Industriel{\"a}ndern mit hoher Mortalit{\"a}t verbunden. Um eine Meningitis verursachen zu k{\"o}nnen, m{\"u}ssen Meningokokken die Blut-Hirn/Liquor-Schranke {\"u}berqueren. Dies erfolgt vermutlich {\"u}ber den transzellul{\"a}ren Weg durch die Endothelzellbarriere der Gehirnkapillare. Ereignisse unmittelbar vor der bakteriellen Internalisierung sind vielfach untersucht, noch wenig erforscht sind jedoch die in der Endothelzelle durch den initialen Kontakt des Erregers ausgel{\"o}sten Signalkaskaden. Die Rolle des f{\"u}r eine ADP-Ribosyltransferase kodierenden narE Gens in der Pathogenese der Meningokokken-Infektion und die m{\"o}gliche Bedeutung in der Aktivierung von Signaltransduktionsmechanismen wird diskutiert. Eine narE Insertionsmutante wurde hergestellt und charakterisiert. Anschließend wurde die Aktivierung der extracellular signal regulated kinase (ERK) im Verlauf von Infektionsassays in HBMEC (human brain microvascular endothelial cell) mittels Western Blot untersucht. Eine Zu- oder Abnahme in der Phosphorylierung von ERK und folglich eine Aktivierung oder Deaktivierung der ERK-vermittelten Signalkaskaden in HBMEC konnte jedoch im Laufe der Infektion bei der narE Mutante im Vergleich zum Wildtypstamm nicht festgestellt werden. Elektronenmikroskopische Aufnahmen zeigen Meningokokken intrazellul{\"a}r einzeln aber auch zu mehreren in phagosomen{\"a}hnlichen membranumgebenen Strukturen. Die F{\"a}higkeit von N. meningitidis sich intrazellul{\"a}r zu replizieren wurde mittels Infektions-assay untersucht. Bekapselte Meningokokken waren in der Lage, sich sowohl in Epithel- als auch in Endothelzellen zu replizieren, w{\"a}hrend unbekapselte Erreger intrazellul{\"a}r abget{\"o}tet wurden. Bei Meningokokken wie auch beim Erreger neonataler Meningitiden E. coli K1 wird eine O-Acetylierung des Kapselpolysaccharids beobachtet. Die biologische Bedeutung der O-Acetylierung der Sialins{\"a}ure wurde in Infektionsassays mit einem nicht acetylierten E. coli K1 Stamm und einer isogenen konstitutiv acetylierten Mutante untersucht. In der Adh{\"a}renz an und Invasion in HBMEC konnten keine signifikanten Unterschiede festgestellt werden. Eine st{\"a}rker ausgepr{\"a}gte intrazellul{\"a}re Replikation wurde jedoch nach einer Verz{\"o}gerung von mehreren Stunden bei dem nicht acetylierten Isolat beobachtet. Um die Neisseria containing Vacuole (NCV) n{\"a}her zu charakterisieren und m{\"o}gliche Interaktionen mit dem Endozytoseweg in HBMEC zu untersuchen, wurde eine dreifache Immunfluoreszenzf{\"a}rbung zur simultanen Darstellung intrazellul{\"a}rer Meningokken und spezifischer Marker des fr{\"u}hen bzw. sp{\"a}ten Endosoms und Lysosoms etabliert. Eine Akquirierung des Transferrinrezeptors als Marker f{\"u}r das fr{\"u}he Endosom und des Lamp-1 (lysosomal associated membrane protein 1) als Marker f{\"u}r das sp{\"a}te Endosom konnte durch Kolokalisationsstudien mittels Immunfluoreszenzmikroskopie gezeigt werden.}, language = {de} } @phdthesis{Oberkoetter2003, author = {Oberk{\"o}tter, Marc}, title = {Genetische Diversit{\"a}t der humanen kommensalen Bakterienart Neisseria lactamica in epidemiologisch verkn{\"u}pften Gruppen}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-10142}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2003}, abstract = {Im Rahmen der von November 1999 bis M{\"a}rz 2000 durchgef{\"u}hrten bayerischen Meningokokkentr{\"a}gerstudie wurden in zahlreichen Kinderg{\"a}rten und Schulen der bayerischen Gemeinden Ansbach, Augsburg, Erlangen, Griesbach, Ingolstadt, M{\"u}nchen, Pfarrkirchen, Sonthofen und Weiden insgesamt 287 Neisseria lactamica-St{\"a}mme isoliert. 26 ausgew{\"a}hlte, aus den benachbarten St{\"a}dten Augsburg, Ingolstadt und M{\"u}nchen stammende Isolate wurden einer Multi-Lokus-Sequenztypisierung (MLST) zur Untersuchung ihrer genetischen Diversit{\"a}t unterzogen. Dabei wurden sowohl Sequenzen der 3 Stoffwechselgene argF, recA und rho, als auch Sequenzen des 16S rRNA-Gens analysiert. F{\"u}r das 16S rRNA-Gen fanden sich zehn, f{\"u}r argF f{\"u}nf, f{\"u}r recA acht und f{\"u}r rho neun differente Allele. Auf Basis der vier analysierten Gene konnten 17 verschiedene Genotypen definiert werden, von denen zw{\"o}lf nur einmal, f{\"u}nf hingegen mehrmals vorkamen. Es ist anzunehmen, dass durch Sequenzierung der vier in dieser Studie verwendeten Gene bereits eine ausreichende Diskriminierung von Neisseria lactamica erfolgte, da Versuche eine weiterf{\"u}hrende Diskriminierung durch Sequenzierung des porB-Gens zu erreichen, keine wesentlichen zus{\"a}tzlichen Informationen erbrachten. Durch visuelle Inspektion der Sequenzen konnte bei allen vier Genloci das {\"U}berwiegen von Rekombinationsereignissen gegen{\"u}ber Punktmutationen best{\"a}tigt werden, so dass f{\"u}r die Spezies Neisseria lactamica horizontaler Gentransfer anzunehmen ist. Da nur ein einziger Genotyp in zwei verschiedenen St{\"a}dten beobachtet wurde, zeigen die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit, dass eine klonale Ausbreitung von Neisseria lactamica nur dann nachweisbar ist, wenn eine epidemiologische Verkn{\"u}pfung zwischen Tr{\"a}gern besteht.}, language = {de} } @phdthesis{Pawlik2013, author = {Pawlik, Marie-Christin}, title = {Gene expression in the human pathogen Neisseria meningitidis: Adaptation to serum exposure and zinc limitation}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-78758}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2013}, abstract = {Neisseria meningitidis is a facultative human pathogen that occasionally shows strong resistance against serum complement exposure. Previously described factors that mediate meningococcal serum resistance are for example the capsule, LPS sialylation, and expression of the factor H binding protein. I aimed for identification of novel serum resistance factors, thereby following two approaches, i) the analysis of the impact of global regulators of gene expression on serum resistance; and ii) a comparative analysis of closely related strains differing in serum resistance. (i) Of six meningococcal global regulators of gene expression studied, only mutation of the zinc uptake regulator Zur reduced complement deposition on meningococci. Little was known about meningococcal Zur and regulatory processes in response to zinc. I therefore elucidated the yet unidentified meningococcal Zur regulon comparing the transcriptional response of the N. meningitidis strain MC58 under zinc-rich and zinc-deficient conditions using a common reference design of microarray analysis. The meningococcal Zur regulon comprises 17 genes, of which 15 genes were repressed and two genes were activated at high zinc condition. Amongst the Zur-repressed genes were genes involved in zinc uptake, tRNA modification, and ribosomal assembly. A 23 bp meningococcal consensus Zur binding motif (Zur box) with a conserved central palindrome was established (TGTTATDNHATAACA) and detected in the promoter region of all regulated transcriptional units (genes/operons). In vitro binding of meningococcal Zur to the Zur box of three selected genes was shown for the first time using EMSAs. Binding of meningococcal Zur to DNA depended specifically on zinc, and mutations in the palindromic sequence constrained Zur binding to the DNA motif. ii) Three closely related strains of ST-41/44 cc from invasive disease and carriage which differed in their resistance to serum complement exposure were analysed to identify novel mediators of serum resistance. I compared the strains' gene content by microarray analysis which revealed six genes being present in both carrier isolates, but absent in the invasive isolate. Four of them are part of two Islands of horizontally transferred DNA, i.e. IHT-B and -C. The working group furthermore applied a comprehensive screening assay, a transcriptome and a proteome analysis leading to identification of three target proteins. I contributed to establish the role of these three proteins in serum resistance: The adhesin Opc mediates serum resistance by binding of vitronectin, a negative regulator of the complement system; the hypothetical protein NMB0865 slightly contributes to serum resistance by a yet unknown mechanism; and NspA, recently identified to bind the negative complement regulator factor H, led to considerable reduced complement-mediated killing.}, subject = {Komplement }, language = {en} } @phdthesis{Peters2021, author = {Peters, Simon}, title = {The impact of sphingolipids on \(Neisseria\) \(meningitidis\) and their role in meningococcal pathogenicity}, doi = {10.25972/OPUS-22623}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-226233}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2021}, abstract = {The obligate human pathogen Neisseria meningitidis is a major cause of sepsis and meningitis worldwide. It affects mainly toddlers and infants and is responsible for thousands of deaths each year. In this study, different aspects of the importance of sphingolipids in meningococcal pathogenicity were investigated. In a first step, the acid sphingomyelinase (ASM), which degrades membrane sphingomyelin to ceramide, was studied in the context of meningococcal infection. A requirement for ASM surface activity is its translocation from the lysosomal compartment to the cell surface, a process that is currently poorly understood. This study used various approaches, including classical invasion and adherence assays, flow cytometry, and classical and super resolution immunofluorescence microscopy (dSTORM). The results showed that the live, highly piliated N. meningitidis strain 8013/12 induced calcium-dependent ASM translocation in human brain microvascular endothelial cells (HBMEC). Furthermore, it promoted the formation of ceramide-rich platforms (CRPs). In addition, ASM translocation and CRP formation were observed after treating the cells with pili-enriched fractions derived from the same strain. The importance for N. meningitidis to utilize this pathway was shown by the inhibition of the calcium-dependent ASM translocation, which greatly decreased the number of invasive bacteria. I also investigated the importance of the glycosphingolipids GM1 and Gb3. The results showed that GM1, but not Gb3, plays an important role in the ability of N. meningitidis to invade HBMEC. By combining dSTORM imaging and microbiological approaches, we demonstrated that GM1 accumulated prolifically around bacteria during the infection, and that this interaction seemed essential for meningococcal invasion. Sphingolipids are not only known for their beneficial effect on pathogens. Sphingoid bases, including sphingosine, are known for their antimicrobial activity. In the last part of this study, a novel correlative light and electron microscopy approach was established in the combination with click chemistry to precisely localize azido-functionalized sphingolipids in N. meningitidis. The result showed a distinct concentration-dependent localization in either the outer membrane (low concentration) or accumulated in the cytosol (high concentration). This pattern was confirmed by mass spectrometry on separated membrane fractions. Our data provide a first insight into the underlying mechanism of antimicrobial sphingolipids.}, subject = {Neisseria meningitidis}, language = {en} } @article{PetersFohmannRudeletal.2021, author = {Peters, Simon and Fohmann, Ingo and Rudel, Thomas and Schubert-Unkmeir, Alexandra}, title = {A Comprehensive Review on the Interplay between Neisseria spp. and Host Sphingolipid Metabolites}, series = {Cells}, volume = {10}, journal = {Cells}, number = {11}, issn = {2073-4409}, doi = {10.3390/cells10113201}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-250203}, year = {2021}, abstract = {Sphingolipids represent a class of structural related lipids involved in membrane biology and various cellular processes including cell growth, apoptosis, inflammation and migration. Over the past decade, sphingolipids have become the focus of intensive studies regarding their involvement in infectious diseases. Pathogens can manipulate the sphingolipid metabolism resulting in cell membrane reorganization and receptor recruitment to facilitate their entry. They may recruit specific host sphingolipid metabolites to establish a favorable niche for intracellular survival and proliferation. In contrast, some sphingolipid metabolites can also act as a first line defense against bacteria based on their antimicrobial activity. In this review, we will focus on the strategies employed by pathogenic Neisseria spp. to modulate the sphingolipid metabolism and hijack the sphingolipid balance in the host to promote cellular colonization, invasion and intracellular survival. Novel techniques and innovative approaches will be highlighted that allow imaging of sphingolipid derivatives in the host cell as well as in the pathogen.}, language = {en} } @phdthesis{Schielke2010, author = {Schielke, Stephanie}, title = {Functional and molecular characterization of FarR - a transcriptional regulator of the MarR family in Neisseria meningitidis}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-48550}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2010}, abstract = {Neisseria meningitidis is a facultatively pathogenic human commensal and strictly adapted to its niche within the human host, the nasopharynx. Not much is known about the regulatory processes required for adaptation to this environment. Therefore the role of the transcriptional regulator NMB1843, one of the two predicted regulators of the MarR family in the meningococcal genome, was investigated. As this gene displayed a high sequence homology to FarR, the Fatty acid resistance Regulator in N. gonorrhoeae, we designated the meningococcal protein FarR (NmFarR). Homology modeling of this protein revealed a dimeric structure with the characteristic winged helix-turn-helix DNA binding motif of the MarR family. NmFarR is highly conserved among meningococcal strains and expression of farR during exponential growth is controlled post-transcriptionally, being highest in the late exponential phase. By means of electrophoretic mobility shift assays (EMSAs) the direct and specific binding of FarR to the farAB promoter region was shown, comparable to its homologue in gonococci. As FarR is involved in fatty acid resistance in N. gonorrhoeae, susceptibility assays with the medium chain lauric acid (C12:0), the long chain saturated palmitic acid (C16:0) and the long chain unsaturated linoleic acid (C18:2) were performed, testing a wide variety of strains of both species. In contrast to the unusually susceptible gonococci, a high intrinsic fatty acid resistance was detected in almost all meningococcal isolates. The molecular basis for this intrinsic resistance in N. meningitidis was elucidated, showing that both a functional FarAB efflux pump system as well as an intact lipopolysaccharide (LPS) are responsible for palmitic acid resistance. However, even despite circumvention of the intrinsic resistance, FarR could not be connected with fatty acid resistance in meningococci. Instead, FarR was shown to directly and specifically repress expression of the Neisseria adhesin A (nadA), a promising vaccine candidate absent in N. gonorrhoeae. Microarray analyses verified these results and disclosed no further similarly regulated genes, rendering the FarR regulon the smallest regulon in meningococci reported until now. The exact FarR binding site within the nadA promoter region was identified as a 16 bp palindromic repeat and its influence on nadA transcription was proved by reporter gene fusion assays. This repression was also shown to be relevant for infection as farR deficient mutant strains displayed an increased attachment to epithelial cells. Furthermore, farR transcription was attested to be repressed upon contact with active complement components within human serum. Concluding, it is shown that FarR adopted a role in meningococcal host niche adaptation, holding the balance between immune evasion by repressing the highly antigenic nadA and host cell attachment via this same adhesin.}, subject = {Transkription }, language = {en} } @article{SchlegelPetersDooseetal.2019, author = {Schlegel, Jan and Peters, Simon and Doose, S{\"o}ren and Schubert-Unkmeir, Alexandra and Sauer, Markus}, title = {Super-resolution microscopy reveals local accumulation of plasma membrane gangliosides at Neisseria meningitidis Invasion Sites}, series = {Frontiers in Cell and Developmental Biology}, volume = {7}, journal = {Frontiers in Cell and Developmental Biology}, number = {194}, doi = {10.3389/fcell.2019.00194}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-201639}, year = {2019}, abstract = {Neisseria meningitidis (meningococcus) is a Gram-negative bacterium responsible for epidemic meningitis and sepsis worldwide. A critical step in the development of meningitis is the interaction of bacteria with cells forming the blood-cerebrospinal fluid barrier, which requires tight adhesion of the pathogen to highly specialized brain endothelial cells. Two endothelial receptors, CD147 and the β2-adrenergic receptor, have been found to be sequentially recruited by meningococci involving the interaction with type IV pilus. Despite the identification of cellular key players in bacterial adhesion the detailed mechanism of invasion is still poorly understood. Here, we investigated cellular dynamics and mobility of the type IV pilus receptor CD147 upon treatment with pili enriched fractions and specific antibodies directed against two extracellular Ig-like domains in living human brain microvascular endothelial cells. Modulation of CD147 mobility after ligand binding revealed by single-molecule tracking experiments demonstrates receptor activation and indicates plasma membrane rearrangements. Exploiting the binding of Shiga (STxB) and Cholera toxin B (CTxB) subunits to the two native plasma membrane sphingolipids globotriaosylceramide (Gb3) and raft-associated monosialotetrahexosylganglioside GM1, respectively, we investigated their involvement in bacterial invasion by super-resolution microscopy. Structured illumination microscopy (SIM) and direct stochastic optical reconstruction microscopy (dSTORM) unraveled accumulation and coating of meningococci with GM1 upon cellular uptake. Blocking of CTxB binding sites did not impair bacterial adhesion but dramatically reduced bacterial invasion efficiency. In addition, cell cycle arrest in G1 phase induced by serum starvation led to an overall increase of GM1 molecules in the plasma membrane and consequently also in bacterial invasion efficiency. Our results will help to understand downstream signaling events after initial type IV pilus-host cell interactions and thus have general impact on the development of new therapeutics targeting key molecules involved in infection.}, language = {en} } @article{SchoenKischkiesEliasetal.2014, author = {Schoen, Christoph and Kischkies, Laura and Elias, Johannes and Ampattu, Biju Joseph}, title = {Metabolism and virulence in Neisseria meningitidis}, doi = {10.3389/fcimb.2014.00114}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-113118}, year = {2014}, abstract = {A longstanding question in infection biology addresses the genetic basis for invasive behavior in commensal pathogens. A prime example for such a pathogen is Neisseria meningitidis. On the one hand it is a harmless commensal bacterium exquisitely adapted to humans, and on the other hand it sometimes behaves like a ferocious pathogen causing potentially lethal disease such as sepsis and acute bacterial meningitis. Despite the lack of a classical repertoire of virulence genes in N. meningitidis separating commensal from invasive strains, molecular epidemiology suggests that carriage and invasive strains belong to genetically distinct populations. In recent years, it has become increasingly clear that metabolic adaptation enables meningococci to exploit host resources, supporting the concept of nutritional virulence as a crucial determinant of invasive capability. Here, we discuss the contribution of core metabolic pathways in the context of colonization and invasion with special emphasis on results from genome-wide surveys. The metabolism of lactate, the oxidative stress response, and, in particular, glutathione metabolism as well as the denitrification pathway provide examples of how meningococcal metabolism is intimately linked to pathogenesis. We further discuss evidence from genome-wide approaches regarding potential metabolic differences between strains from hyperinvasive and carriage lineages and present new data assessing in vitro growth differences of strains from these two populations. We hypothesize that strains from carriage and hyperinvasive lineages differ in the expression of regulatory genes involved particularly in stress responses and amino acid metabolism under infection conditions.}, language = {en} } @article{SchubertUnkmeirKonradSlaninaetal.2010, author = {Schubert-Unkmeir, Alexandra and Konrad, Christian and Slanina, Heiko and Czapek, Florian and Hebling, Sabrina and Frosch, Matthias}, title = {Neisseria meningitidis Induces Brain Microvascular Endothelial Cell Detachment from the Matrix and Cleavage of Occludin: A Role for MMP-8}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-68589}, year = {2010}, abstract = {Disruption of the blood-brain barrier (BBB) is a hallmark event in the pathophysiology of bacterial meningitis. Several inflammatory mediators, such as tumor necrosis factor alpha (TNF-a), nitric oxide and matrix metalloproteinases (MMPs), contribute to this disruption. Here we show that infection of human brain microvascular endothelial cells (HBMEC) with Neisseria meningitidis induced an increase of permeability at prolonged time of infection. This was paralleled by an increase in MMP-8 activity in supernatants collected from infected cells. A detailed analysis revealed that MMP-8 was involved in the proteolytic cleavage of the tight junction protein occludin, resulting in its disappearance from the cell periphery and cleavage to a lower-sized 50-kDa protein in infected HBMEC. Abrogation of MMP-8 activity by specific inhibitors as well as transfection with MMP-8 siRNA abolished production of the cleavage fragment and occludin remained attached to the cell periphery. In addition, MMP-8 affected cell adherence to the underlying matrix. A similar temporal relationship was observed for MMP activity and cell detachment. Injury of the HBMEC monolayer suggested the requirement of direct cell contact because no detachment was observed when bacteria were placed above a transwell membrane or when bacterial supernatant was directly added to cells. Inhibition of MMP-8 partially prevented detachment of infected HBMEC and restored BBB permeability. Together, we established that MMP-8 activity plays a crucial role in disassembly of cell junction components and cell adhesion during meningococcal infection.}, subject = {Neisseria meningitidis}, language = {en} } @article{SchubertUnkmeirSchneiderSchauliesGulbinsetal.2014, author = {Schubert-Unkmeir, Alexandra and Schneider-Schaulies, Sibylle and Gulbins, Erich and Hebling, Sabrina and Simonis, Alexander}, title = {Differential Activation of Acid Sphingomyelinase and Ceramide Release Determines Invasiveness of Neisseria meningitidis into Brain Endothelial Cells}, doi = {10.1371/journal.ppat.1004160}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-113031}, year = {2014}, abstract = {The interaction with brain endothelial cells is central to the pathogenicity of Neisseria meningitidis infections. Here, we show that N. meningitidis causes transient activation of acid sphingomyelinase (ASM) followed by ceramide release in brain endothelial cells. In response to N. meningitidis infection, ASM and ceramide are displayed at the outer leaflet of the cell membrane and condense into large membrane platforms which also concentrate the ErbB2 receptor. The outer membrane protein Opc and phosphatidylcholine-specific phospholipase C that is activated upon binding of the pathogen to heparan sulfate proteoglycans, are required for N. meningitidis-mediated ASM activation. Pharmacologic or genetic ablation of ASM abrogated meningococcal internalization without affecting bacterial adherence. In accordance, the restricted invasiveness of a defined set of pathogenic isolates of the ST-11/ST-8 clonal complex into brain endothelial cells directly correlated with their restricted ability to induce ASM and ceramide release. In conclusion, ASM activation and ceramide release are essential for internalization of Opc-expressing meningococci into brain endothelial cells, and this segregates with invasiveness of N. meningitidis strains. Author Summary Neisseria meningitidis, an obligate human pathogen, is a causative agent of septicemia and meningitis worldwide. Meningococcal infection manifests in a variety of forms, including meningitis, meningococcemia with meningitis or meningococcemia without obvious meningitis. The interaction of N. meningitidis with human cells lining the blood vessels of the blood-cerebrospinal fluid barrier is a prerequisite for the development of meningitis. As a major pathogenicity factor, the meningococcal outer membrane protein Opc enhances bacterial entry into brain endothelial cells, however, mechanisms underlying trapping of receptors and signaling molecules following this interaction remained elusive. We now show that Opc-expressing meningococci activate acid sphingomyelinase (ASM) in brain endothelial cells, which hydrolyses sphingomyelin to cause ceramide release and formation of extended ceramide-enriched membrane platforms wherein ErbB2, an important receptor involved in bacterial uptake, clusters. Mechanistically, ASM activation relied on binding of N. meningitidis to its attachment receptor, HSPG, followed by activation of PC-PLC. Meningococcal isolates of the ST-11 clonal complex, which are reported to be more likely to cause severe sepsis, but rarely meningitis, barely invaded brain endothelial cells and revealed a highly restricted ability to induce ASM and ceramide release. Thus, our results unravel a differential activation of the ASM/ceramide system by the species N. meningitidis determining its invasiveness into brain endothelial cells.}, language = {en} } @phdthesis{Simonis2016, author = {Simonis, Alexander}, title = {Untersuchungen zur funktionellen Relevanz der sauren Sphingomyelinase in der Infektionspathogenese von \(Neisseria\) \(meningitidis\)}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-143638}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2016}, abstract = {Die Interaktion mit Gehirnendothelzellen stellt ein zentraler Schritt in der Infektionspathogenese von Neisseria meningitidis dar. In dieser Promotionsarbeit konnte gezeigt werden, dass die Infektion von menschlichen Gehirnendothelzellen mit N. meningitidis zu einer transienten Aktivierung der sauren Sphingomyelinase (ASM) gefolgt von einer vermehrten Ceramidproduktion f{\"u}hrt. Als Antwort auf die Infektion mit N. meningitidis kommt es zu einer vermehrten Pr{\"a}sentation der ASM und von Ceramiden an der {\"a}usseren Seite der Plasmamembran und zu einer Ausbildung von großen Ceramid-reichen Membran-Dom{\"a}nen, welche mit cortical plaque assoziierten Proteinen kolokalisieren. Bei dieser N. meningitids vermittelten Aktivierung der ASM spielt das bakterielle Aussenmembranprotein Opc sowie die Aktivierung der Phosphatidylcholin-spezifische Phospholipase C {\"u}ber die Interaktion von Opc mit Heparansulfat-Proteoglykane eine entscheidende Rolle. Die pharmakologische oder genetische Inhibition der ASM Funktion f{\"u}hrt zu einer geringeren Invasivit{\"a}t der Meningokokken ohne dabei die Adh{\"a}renz zu beeinflussen. Im Einklang mit diesen Ergebnissen steht die Beobachtung, dass die geringere Invasivit{\"a}t von ausgew{\"a}hlten Isolaten des ST-11/ST-8 Komplex in menschlichen Gehirnendothelzellen direkt mit ihrer eingeschr{\"a}nkter F{\"a}higkeit korreliert, die ASM zu aktivieren bzw. eine Ceramidproduktion zu induzieren. Schlussfolgernd ist die ASM Aktivierung und eine nachfolgende Ceramidproduktion essenziell f{\"u}r die Internalisierung von Opc-exprimierende Meningokokken in Gehirnendothelzellen und bietet einen Erkl{\"a}rungsansatz f{\"u}r die unterschiedliche Invasivit{\"a}t von verschiedenen N. meningitidis St{\"a}mmen.}, subject = {Neisseria meningitidis}, language = {de} } @phdthesis{Spatz2011, author = {Spatz, Carolin Julia Angelika}, title = {Funktion des Transkriptionsregulators FarR in Neisseria meningitidis}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-73740}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2011}, abstract = {Neisseria meningitidis, Ausl{\"o}ser der Meningokokken-Meningitis und Sepsis, tr{\"a}gt auch heute noch zur hohen Kindersterblichkeit in Entwicklungsl{\"a}ndern bei und sorgt, vor allem im afrikanischen Meningitis-G{\"u}rtel, immer wieder f{\"u}r Epidemien mit gravierenden Folgen f{\"u}r die Betroffenen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden zwei an der Pathogenit{\"a}t von N. meningitidis beteiligte Proteine, der Transkriptionsregulator FarR und der Transportkanal HrpB, n{\"a}her charakterisiert, um weitere Einblicke in die immer noch nicht vollst{\"a}ndig entschl{\"u}sselte Pathogenese der Meningokokken-Meningitis zu erhalten. Das Neisseria adhesin A NadA ist Bestandteil der sich aktuell in der Entwicklung befindenden Impfung gegen Meningokokken der Serogruppe B. Im dem bekapselten B-Stamm MC58 wurde gezeigt, dass nadA unter der negativen Kontrolle des Transkriptionsregulators FarR steht (Schielke et al., 2009). In den ebenfalls zur Gattung Neisseria geh{\"o}renden Neisseria gonorrhoeae (Ng) wurde bereits 2001 ein FarR-Homolog beschrieben (Shafer et al., 2001). NgFarR ist an der Resistenz gegen{\"u}ber antimikrobiellen, langkettigen Fetts{\"a}uren beteiligt, indem es die Expression des FarABEffluxpumpen-Systems reguliert, welches eingedrungene Fetts{\"a}uren wieder nach extrazellul{\"a}r bef{\"o}rdert. Dagegen zeigten Palmitins{\"a}ure-Resistenztests, dass FarR nicht an der intrinsischen Fetts{\"a}ure-Resistenz der Meningokokken beteiligt ist. Die Deletion und die Komplementierung von farR hatten weder in bekapselten noch in unbekapselten Meningokokken Einfluss auf das normale Wachstumsverhalten. Ein Western Blot- Nachweis des FarR-Proteins in der fr{\"u}hen, mittleren und sp{\"a}ten exponentiellen Wachstumsphase von Wildtyp, Kapsel-Deletionsmutante und farR-Komplementante zeigte, dass die Menge an FarR im zeitlichen Verlauf kontinuierlich zunimmt und FarR damit Wachstumsphasen-abh{\"a}ngig exprimiert wird. Dabei scheint es einer posttranskriptionalen oder posttranslationalen Regulation zu unterliegen, da auch in dem farRkomplementierten Stamm unabh{\"a}ngig vom farR-Promotor eine entsprechende Hochregulation stattfindet. In Infektionsversuchen wurde die Interaktion zwischen Meningokokken und humanen polymorphkernigen Granulozyten untersucht. In den Infektionsassays wurde die farRDeletionsmutante innerhalb des dreist{\"u}ndigen Versuchsrahmens deutlich st{\"a}rker durch die Granulozyten abget{\"o}tet als der Serogruppe B-Wildtyp. Als Mitglied der in Bakterien und Archaeen weit verbreiteten Familie der MarR-Transkriptionsregulatoren (Multiple antibiotic resistance Regulator, MarR) bindet FarR mit hoher Wahrscheinlichkeit auch als Homodimer an seine Bindesequenz auf der DNA. FarR erkennt eine 16 bp lange, palindromische Sequenz in der Promotorregion von nadA (NMB1994), wodurch die nadA-Expression verhindert wird. Außerdem erkennt FarR eine {\"a}hnliche Bindesequenz im Promotorbereich von farAB (NMB0318/0319), wobei es aber keinen regulatorischen Einfluss aus{\"u}bt. Mit einer aus diesen beiden Bindestellen berechneten minimalen Bindesequenz wurde im Genom von MC58 weitere m{\"o}gliche Bindepartner detektiert. Eine Auswahl dieser m{\"o}glichen Bindestellen wurde in Electrophoretic Mobility Shift Assays auf eine direkte Interaktion mit dem FarR-Protein hin untersucht, wobei sich allerdings keine direkte Bindung nachweisen ließ. Diese Ergebnisse darauf hin, dass der Transkriptionsregulator FarR hoch spezifisch bestimmte DNA-Bindesequenzen erkennt und die entsprechenden Gene reguliert. In der Promotorregion des TpsB-Proteins HrpB wurde in den sequenzierten Referenzst{\"a}mmen Z2491, MC58, FAM18 und α14 eine mit der minimalen FarR-Bindesequenz kompatible Sequenz gefunden. In Electrophoretic Mobility Shift Assays konnte allerdings gezeigt werden, dass FarR nicht direkt daran bindet. Um das Transport-Protein HrpB n{\"a}her zu charakterisieren, wurde das entsprechende Gen in 22 N. meningitidis-Isolaten sequenziert. Dabei zeigte sich, dass das Transportprotein hrpB in allen untersuchten invasiven und nicht-invasiven St{\"a}mmen vorhanden ist. Dieses {\"a}ußerst konservierte Protein weist nur im seinem C-terminalen Bereich eine relativ variable Region auf, was vermutlich auf Rekombinationsereignisse zur{\"u}ckzuf{\"u}hren ist. Ein Alignment der Aminos{\"a}ure-Sequenz des Serogruppe C-Stamms FAM18 mit der des homologen Bordetella pertussis TpsB-Proteins FhaC zeigte, dass die dreidimensionale Struktur des HrpB ebenfalls eine α-Helix, eine transmembran{\"o}se Dom{\"a}ne und variable extrazellul{\"a}re Loops enth{\"a}lt. Zusammengenommen erf{\"u}llt HrpB somit wichtige Bedingungen, um als Vakzine-Bestandteil in Betracht gezogen zu werden.}, subject = {Transkriptionsregulator}, language = {de} } @phdthesis{Stade2006, author = {Stade, Anne-Kathrin}, title = {Die Bedeutung der LPS-Sialylierung f{\"u}r die Interaktion von Neisseria meningitidis mit humanen Wirtszellen}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-22374}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2006}, abstract = {Neisseria meningitidis kann rasch t{\"o}dlich verlaufende Erkrankungen wie die Meningokokken-Meningitis und -Sepsis hervorrufen. In den Industriestaaten werden diese Infektionen meist durch Meningokokken der Serogruppen B und C hervorgerufen. W{\"a}hrend f{\"u}r die Serogruppe C bereits ein suffizienter Polysaccharidimpfstoff existiert, konnte ein solcher f{\"u}r St{\"a}mme der Serogruppe B aufgrund der Immuntoleranz gegen deren N-acetylneuramins{\"a}ure noch nicht gefunden werden. Eine Lebendvakzine k{\"o}nnte dieses Problem l{\"o}sen, da hier viele verschiedene Antigene, welche eine Immunantwort im menschlichen K{\"o}rper induzieren, zur Verf{\"u}gung st{\"u}nden. Die Voraussetzung f{\"u}r eine Lebendvakzine ist Attenuierung eines B-Meningokokken-Stammes durch die Deletion verschiedener Gene. In fr{\"u}heren Untersuchungen ergaben sich Hinweise darauf, dass die LOS-Sialylierung einen Virulenzfaktor darstellt. Das lst-Gen codiert f{\"u}r die \&\#945;-2,3-Sialyltransferase, deren Aufgabe es ist, die Sialins{\"a}urereste an die Lacto-N-Neotetraose des LOS zu binden. In unserer Arbeit konnten wir zeigen, dass eine lst-Deletionsmutante des Serogruppe-B-Stammes MC58 herstellbar ist. Das Wachstumsverhalten der Mutante in PPM+-Medium unterschied sich nicht von dem des Wildtyps. Auch die Resistenz der Bakterien gegen{\"u}ber humanem Serum (bis 80\%) blieb von der Deletion des lst-Gens unbeeinflusst. Bei der Interaktion mit Epithel- und Endothelzellen allerdings zeigte sich bei der Mutante eine erh{\"o}hte Invasivit{\"a}t. Da die Invasion durch Oberfl{\"a}chenproteine wie Opa und Opc vermittelt wird, w{\"a}re eine m{\"o}gliche Begr{\"u}ndung f{\"u}r diese Ver{\"a}nderung die bessere Zug{\"a}nglichkeit dieser Proteine durch das Fehlen der LOS-Sialylierung. Meningokokken mit nicht sialyliertem LOS wurden außerdem von dendritischen Zellen signifikant besser phagozytiert als Wildtyp-Bakterien. Besonders deutlich zeigte sich dies bei fehlender Kapsel. Auch hier ist sicherlich die Maskierung von Bindungsstellen durch Sialins{\"a}uregruppen ein Grund f{\"u}r diese Beobachtung. Weiterhin wurde die Interaktion von Meningokokken verschiedener Serogruppen mit dendritischen Zellen unter besonderer Ber{\"u}cksichtigung des Einflusses der Polysaccharidkapsel untersucht. Die Meningokokken der untersuchten Serogruppen A, B und C wurden von dendritischen Zellen gut phagozytiert und abget{\"o}tet. Allerdings waren sowohl die Adh{\"a}renz als auch die Phagozytose bei Vorhandensein einer Polysaccharidkapsel stark inhibiert. Neisseria meningitidis-St{\"a}mme aller drei getesteten Serogruppen induzierten eine starke Aussch{\"u}ttung der Zytokine TNF-\&\#945;, IL-6 und IL-8. Als ein Induktor dieser Substanzen erwiesen sich die Lipooligosaccharide der Meningokokken. Allerdings zeigte sich in den Versuchen auch, dass noch weitere Bakterienbestandteile eine Zytokinaussch{\"u}ttung hervorrufen k{\"o}nnen. Die Sialylierung der Lipooligosaccharide hatte keinen signifikanten Einfluss auf die Menge der produzierten Zytokine. Mit dieser Arbeit konnten wir zeigen, dass dendritische Zellen mit der Aussch{\"u}ttung von Zytokinen und der Phagozytose von Bakterien eine wichtige Rolle in der Pathogenese von Erkrankungen durch Meningokokken spielen k{\"o}nnten. Auch beim Zusammenspiel mit DC-s wirkt die Kapsel als Schutzfaktor vor dem Angriff des menschlichen Immunsystems. Dieser Schutz kann durch die LOS-Sialylierung zus{\"a}tzlich gesteigert werden. Die Deletion des lst-Gens k{\"o}nnte also als ein Baustein f{\"u}r die Konstruktion eines attenuierten Lebendvakzine-Stammes fungieren.}, language = {de} } @phdthesis{Stoevesandt2002, author = {Stoevesandt, Johanna}, title = {Identifizierung und Charakterisierung von Plasmiden verschiedener klonaler Gruppierungen in Neisseria meningitidis}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-7016}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2002}, abstract = {128 Meningokokkenst{\"a}mme unterschiedlicher klonaler Linien und Serogruppen aus verschiedenen L{\"a}ndern wurden im Rahmen eines Screenings auf die Pr{\"a}senz von Plasmiden untersucht. Aus 66\% der St{\"a}mme konnten Plasmide isoliert werden. Diese waren innerhalb der verschiedenen klonalen Linien spezifisch verteilt. Das 1,986 kb große Plasmid pJS-A (EMBL Accession Number AJ238491) fand sich ausschließlich in Serogruppe A St{\"a}mmen der Subgruppe VI. Das 7,245 kb große Plasmid pJS-B (EMBL Accession Number AJ277475) wurde in 91\% der untersuchten ET-37 St{\"a}mme und in 67\% der nahe verwandten Cluster A4 St{\"a}mme gefunden. Es ist ein hochspezifischer Marker f{\"u}r diese klonalen Linien. Aus Vertretern des ET-5 Komplexes konnten keine Plasmide isoliert werden. Die Plasmide pJS-A und pJS-B wurden vollst{\"a}ndig sequenziert. Beide zeichnen sich durch einen f{\"u}r Meningokokken untypisch hohen AT-Gehalt aus (pJS-A: 55,4\%, pJS-B: 57,9\%). Auf pJS-A befinden sich zwei, auf pJS-B acht offene Leseraster. Der Vergleich der abgeleiteten Aminos{\"a}uresequenzen ergab f{\"u}r beide Plasmide keine signifikanten Homologien zu Datenbankeintr{\"a}gen. F{\"u}r pJS-B wurde an Position 20 bis 307 eine 93\%ige Identit{\"a}t mit einer f{\"u}r das Genom des Gonokokkenstammes MS11-A beschriebenen Region festgestellt, welche die beiden Inverted Repeats IR1 und IR2 enth{\"a}lt und dem Gen pivNG benachbart ist, das f{\"u}r eine Rekombinase kodiert. Bei der Repeat-Region des Gonokokkenstammes MS11-A handelt es sich nach Carrick et al. m{\"o}glicherweise um eine Rekombinationsstelle. Es konnte gezeigt werden, dass pJS-B {\"u}ber seine homologe Repeat-Region chromosomal integriert. Ob es jedoch als wirkliches Plasmid eigenst{\"a}ndig replizieren kann, bleibt zweifelhaft. pJS-A und pJS-B stellen Beispiele f{\"u}r die spezifische und stabile Verteilung von DNA-Elementen in einer Bakterienpopulation dar, die sich grunds{\"a}tzlich durch genetische Vielfalt und regen Austausch von DNA auszeichnet. pJS-B ist eines von vielen DNA-Elementen, die f{\"u}r den ET-37 Komplex und den Cluster A4 spezifisch sind. Dies unterst{\"u}tzt das Konzept der genetischen Isolierung dieser hypervirulenten Linien.}, language = {de} } @article{StrobelJohswich2018, author = {Strobel, Lea and Johswich, Kay O.}, title = {Anticoagulants impact on innate immune responses and bacterial survival in whole blood models of Neisseria meningitidis infection}, series = {Scientific Reports}, volume = {8}, journal = {Scientific Reports}, number = {10225}, doi = {10.1038/s41598-018-28583-8}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-176226}, year = {2018}, abstract = {Neisseria meningitidis (meningococcus) causes invasive diseases such as meningitis or septicaemia. Ex vivo infection of human whole blood is a valuable tool to study meningococcal virulence factors and the host innate immune responses. In order to consider effects of cellular mediators, the coagulation cascade must be inhibited to avoid clotting. There is considerable variation in the anticoagulants used among studies of N. meningitidis whole blood infections, featuring citrate, heparin or derivatives of hirudin, a polypeptide from leech saliva. Here, we compare the influence of these three different anticoagulants, and additionally Mg/EGTA, on host innate immune responses as well as on viability of N. meningitidis strains isolated from healthy carriers and disease cases, reflecting different sequence types and capsule phenotypes. We found that the anticoagulants significantly impact on cellular responses and, strain-dependently, also on bacterial survival. Hirudin does not inhibit complement and is therefore superior over the other anticoagulants; indeed hirudin-plasma most closely reflects the characteristics of serum during N. meningitidis infection. We further demonstrate the impact of heparin on complement activation on N. meningitidis and its consequences on meningococcal survival in immune sera, which appears to be independent of the heparin binding antigens Opc and NHBA.}, language = {en} } @phdthesis{Swiderek2005, author = {Swiderek, Halina}, title = {Typing and genome comparison of Neisseria meningitidis by DNA-microarrays}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-13374}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2005}, abstract = {In the present thesis, two projects on the use of microarray technology for molecular epidemiology of Neisseria meningitidis have been followed. The first one evaluated microarrays based on polymorphism-directed oligonucleotide design for typing of N. meningitidis adopting the multilocus sequence typing (MLST) concept. The number of oligonucleotides needed to cover all known polymorphisms was much lower compared to the number needed if a tiling strategy would have been chosen. Initial experiments using oligonucleotides 28-32 nucleotides in length, revealed that the applied hybridisation protocols were highly specific. However, despite of several optimisation steps, the rate of misidentification of oligonucleotides remained >1.8\% in consecutive validation experiments using arrays representing the genetic diversity at three MLST loci. This finding led to the assumption that the high density of polymorphic sites and extensive GC-content variations at N. meningitidis MLST loci hindered the successful implementation of MLST microarrays based on polymorphism-directed oligonucleotide design. In the 1980s, the ET-15 clone emerged within the ST-11 complex of N. meningitidis. This new clone was associated with severe meningococcal disease and outbreaks world-wide. Therefore, the goal of the second project was to identify genetic differences between ET-15 strains and other ST-11 strains using whole genome microarray technology. Three genes encoding hypothetical proteins were identified to be present in all ET-15 strains but absent in other ST-11 strains. This finding together with unpublished observation from our group suggested that several genome alterations occurred before the clonal expansion of the ET-15 clone started. The role that these three genes play in the pathogenicity of the ET-15 clone is unclear. The genome comparisons revealed furthermore that studies of the ET-15 clone displayed approximately two-fold less gene content variation than ST-11 strains not belonging to the ET-15 clone. This finding is in accordance with the recent emergence and clonal expansion of the ET-15 variant.}, subject = {Neisseria meningitis}, language = {en} } @article{TahaClausLappannetal.2016, author = {Taha, Muhamed-Kheir and Claus, Heike and Lappann, Martin and Veyrier, Fr{\´e}d{\´e}ric J. and Otto, Andreas and Becher, D{\"o}rte and Deghmane, Ala-Eddine and Frosch, Matthias and Hellenbrand, Wiebke and Hong, Eva and du Ch{\^a}telet, Isabelle Parent and Prior, Karola and Harmsen, Dag and Vogel, Ulrich}, title = {Evolutionary Events Associated with an Outbreak of Meningococcal Disease in Men Who Have Sex with Men}, series = {PLoS ONE}, volume = {11}, journal = {PLoS ONE}, number = {5}, doi = {10.1371/journal.pone.0154047}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-179870}, year = {2016}, abstract = {Meningococci spread via respiratory droplets, whereas the closely related gonococci are transmitted sexually. Several outbreaks of invasive meningococcal disease have been reported in Europe and the United States among men who have sex with men (MSM). We recently identified an outbreak of serogroup C meningococcal disease among MSM in Germany and France. In this study, genomic and proteomic techniques were used to analyze the outbreak isolates. In addition, genetically identical urethritis isolates were recovered from France and Germany and included in the analysis. Genome sequencing revealed that the isolates from the outbreak among MSM and from urethritis cases belonged to a clade within clonal complex 11. Proteome analysis showed they expressed nitrite reductase, enabling anaerobic growth as previously described for gonococci. Invasive isolates from MSM, but not urethritis isolates, further expressed functional human factor H binding protein associated with enhanced survival in a newly developed transgenic mouse model expressing human factor H, a complement regulatory protein. In conclusion, our data suggest that urethritis and outbreak isolates followed a joint adaptation route including adaption to the urogenital tract.}, language = {en} } @phdthesis{vanAlen2010, author = {van Alen, Tessa}, title = {Vergleichende Proteomanalyse von Biofilmen und planktonischen Zellen bei dem humanen Infektionserreger Neisseria meningitidis}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-52463}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2010}, abstract = {Neisseria meningitidis ist ein humaner Infektionserreger, der Meningitis und Sepsis hervorruft. Das asymptomatische Tr{\"a}gertum im Nasenrachenraum ist entscheidend f{\"u}r die {\"U}bertragung des Bakteriums und dessen Interaktion mit dem menschlichen Wirt. Fr{\"u}here Beobachtungen legen die Annahme nahe, dass Meningo¬kokken im Tonsillengewebe in einem biofilm{\"a}hnlichen Stadium vorliegen. Daher werden in vitro Biofilme als Modell f{\"u}r das Tr{\"a}gertum verwendet. Expressionsunterschiede zwischen Biofilmen und planktonisch gewachsenen pathogenen Neisserien wurden in wenigen Transkriptomanalysen untersucht, w{\"a}hrend bisher keine Proteomanalysen durchgef{\"u}hrt wurden. Kartierungen des Proteoms und des Immunoproteoms von Meningokokken liegen allerdings vor. In dieser Studie wurde das Biofilmproteom des unbekapselten N. meningitidis Stammes WUE3671 im Vergleich zum Proteom der planktonisch gewachsenen Bakterien untersucht. Dazu wurde ein auf Silikonschl{\"a}uchen basierendes Biofilmmodell mit kontinuierlichem Fluss etabliert. Es erfolgte eine Anreicherung bakterieller Biomasse {\"u}ber 48 h, wobei die kolonie-bildenden Einheiten bei 24 h ein Plateau erreichten. Licht- und Elektronen¬mikroskopie belegten die deutliche Zunahme der Biomasse {\"u}ber 48 h und zeigten zudem eine Struktur-ierung des 48 h Biofilms in eine apikale Region mit {\"u}berwiegend vitalen Meningokokken und eine basale Region mit einer verst{\"a}rkten Anzahl von Bakterien mit avitalem Erscheinungs-bild. Das Proteom von N. meningitidis Biofilmen, die 24 beziehungsweise 48 h gewachsen waren, wurde mit dem einer exponentiell gewachsenen planktonischen Kultur mit 2D-Gelelektro¬phorese verglichen. Unterschiedlich exprimierte Proteine wurden mit Massen-spektrometrie identifiziert und die Ergebnisse mit Spectral Counting und, wenn m{\"o}glich, mit spezifischen Antik{\"o}rpern abgesichert. Die Expression von ungef{\"a}hr 2 \% aller Proteinspots im Biofilm unterschied sich von der in planktonischen Zellen wenigstens um das 2-fache. Es wurden Ver{\"a}nderungen beobachtet, die mit einem N{\"a}hrstoff- und Sauerstoffmangel sowie einer Zunahme von reaktiven Sauerstoffspezies (reactive oxygen species, ROS) in Verbindung gebracht werden k{\"o}nnen. Die Expression der Proteine SodC und MntC war im Biofilm deutlich erh{\"o}ht, was mutmaßlich auf ROS im Biofilm zur{\"u}ckzuf{\"u}hren ist. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass MntC in der Tat essentiell f{\"u}r Biofilmwachstum, nicht aber f{\"u}r planktonisches Wachstum ist. Die Daten zu SodC und MntC legen die Hypothese nahe, dass Meningokokken im Biofilm trainiert werden mit Mediatoren des Immunsystems, wie ROS, umzugehen. Zudem wird NMB0573, ein Lrp-Homolog, als wesentlicher globaler Regulator f{\"u}r metabolische Anpassungen im Biofilm postuliert. Es konnte {\"u}ber die Proteomanalyse hinaus gezeigt werden, dass die Adh{\"a}sine Opc und Opa, die unter der Kontrolle von NMB0573 stehen, im Biofilm vermindert exprimiert werden.}, subject = {Biofilm}, language = {de} } @phdthesis{Villwock2008, author = {Villwock, Andrea}, title = {Bedeutung des Klasse A Scavenger Rezeptors f{\"u}r die Zytokinsekretion von humanen dendritischen Zellen nach Kontakt mit dem humanen Pathogen Neisseria meningitidis}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-28555}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2008}, abstract = {Meningokokken geh{\"o}ren zu den wichtigsten Erregern bakterieller Sepsis und Meningitis. Der Schweregrad des Krankheitsverlaufs bei Meningokokkenerkrankungen korreliert mit der Konzentration an proinflammatorischen Zytokinen im Serum. Dendritische Zellen (DZ) bilden die erste Abwehr am humanen Epithel des Nasopharynx, welches die Eingangspforte von Neisseria meningitidis darstellt und sind eine wichtige Quelle proinflammatorischer Zytokine. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass bekapselte Meningokokken-St{\"a}mme bei DZ signifikant weniger proinflammatorische Zytokine als isogene Kapsel-defiziente St{\"a}mme oder obligat unbekapselte St{\"a}mme induzieren. Dieser Effekt ist unabh{\"a}ngig von der chemischen Zusammensetzung der Kapsel, da aufgereinigtes Kapselpolysaccharid der Serogruppe B nicht den reduzierenden Effekt der Zytokininduktion beeinflusste. Dar{\"u}ber hinaus spielt die Kapsel-O-Acetylierung bei Serogruppe C, W-135 und Y nur eine untergeordnete Rolle bei der Erkennung von Meningokokken durch DZ. Microarray Versuche zum Transkriptionsprofil von DZ, die mit dem konstitutiv unbekapselten Tr{\"a}gerisolat alpha 14, dem bekapselten MC58 oder dem isogenen unbekapselten Stamm MC58siaD durchgef{\"u}hrt wurden, zeigten nach 4 h ein identisches Profil von proinflammatorischen Zytokinen. Nur der phagozytierte unbekapselten Stamm MC58siaD zeigte eine differentielle Regulation von weiteren Zytokinen. Jedoch glich sich das Profil nach 18 h Infektion durch alle drei St{\"a}mme an. Der Scavenger Rezeptor der Klasse A (SR-A) wurde als Hauptrezeptor identifiziert, der die Erkennung und Phagozytose von Meningokokken durch DZ initialisiert. Eine Assoziation phagozytierter Meningokokken mit SR-A konnte mittels Elektronenmikroskopie best{\"a}tigt werden. Nach Infektion von THP-1 Makrophagen mit bekapselten Serogruppe B und C St{\"a}mmen, den isogenen Kapsel-defizienten St{\"a}mmen und dem obligat unbekapselten Stamm alpha 14 wurde auf Transkriptionsebene keine differentielle Regulation der SR-A nachgewiesen. Lediglich eine minimale Hochregulation des SR-A auf der zellul{\"a}ren Oberfl{\"a}che konnte nach einer Stunde Infektion verzeichnet werden. Nach Infektion von DZ oder THP-1 Makrophagen mit MC58siaD kommt es zur Dephosphorylierung des SR-A. Unter Verwendung von globalen Phagozytose-Inhibitoren konnte gezeigt werden, dass f{\"u}r die maximale Induktion der proinflammatorischen Zytokine TNF-alpha, IL-6 und IL-1 Phagozytose von N. meningitidis ben{\"o}tigen wird, dies ist jedoch f{\"u}r die IL 8 Produktion nicht notwendig. Außerdem konnte gezeigt werden, dass mit dem spezifischen SR-A Inhibitor poly G eine Reduktion von TNF-alpha, IL-6, IL-1 und IL-8 zu verzeichnen war. Folglich ist die Phagozytose {\"u}ber SR-A n{\"o}tig, um TNF-alpha, IL-6 und IL-1 zu induzieren, jedoch nur die Erkennung aber nicht die Phagozytose via SR-A die IL-8 Produktion initiiert. Die Aufnahme von Neisseria meningitidis {\"u}ber den SR-A durch DZ ist damit nicht nur f{\"u}r die Phagozytose und Abt{\"o}tung verantwortlich sondern auch f{\"u}r die Zytokininduktion wichtig ist. Es gibt jedoch auch Meningokokken St{\"a}mme, die nicht vom SR-A erkannt werden. Mit alpha 14 konnte erstmals ein Meningokokken-Stamm identifiziert werden, der nicht an SR-A bindet. Die Induktion von Zytokinfreisetzung durch alpha 14 erfolgt dementsprechend unabh{\"a}ngig von SR-A und nach Kontakt von alpha 14 mit humanen DZ ist keine Ver{\"a}nderung der Phosphorylierungsstatus dieses Rezeptors zu beobachten. Die erhobenen Daten legen eine zentrale Rolle von SR-A in der Induktion von Immunit{\"a}t gegen N. meningitidis nahe.}, subject = {Neisseria meningitidis}, language = {de} } @phdthesis{vonPapen2019, author = {von Papen, Hans Michael}, title = {Untersuchungen zum Einfluss der Meningokokkeninfektion auf den Zellzyklus von Epithelzellen}, doi = {10.25972/OPUS-19286}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-192862}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2019}, abstract = {Zahlreiche humanpathogene bakterielle Erreger k{\"o}nnen ihre F{\"a}higkeit zur Kolonisation epithelialer Barrieren optimieren, indem sie mit dem Zellzyklus der infizierten Wirtszelle in Wechselwirkung treten und so die Abschilferung und Erneuerung des Epithels verz{\"o}gern. Die hierbei wirksamen bakteriellen Effektoren sind als „Cyclomoduline" bekannt und gelten als neue Klasse bakterieller Pathogenit{\"a}tsfaktoren. Ziel der vorliegenden Promotionsarbeit war es zu untersuchen, ob durch die Infektion menschlicher pharyngealer Epithelzellen mit N. meningitidis der Zellzyklus der Wirtszelle beeinflusst wird. Mit zwei verschiedenen Untersuchungsmethoden konnte {\"u}bereinstimmend gezeigt werden, dass die Infektion der Epithelzelllinie Detroit 562 mit verschiedenen Meningokokkenisolaten zu einer signifikanten Akkumulation von Epithelzellen in der G1-Phase f{\"u}hrte. Dieser Effekt wurde sowohl von pathogenen Meningokokkenst{\"a}mmen als auch von Tr{\"a}gerst{\"a}mmen ausgel{\"o}st, jedoch nur durch Isolate, die f{\"a}hig zur Adh{\"a}renz und zur Invasion in die Epithelzelle waren. Durch Hitzebehandlung der Bakterien konnte der Zellzyklusarrest vollst{\"a}ndig aufgehoben werden. Ebenso konnte der Effekt durch Inkubation der Epithelzellen mit bakteriellen Kultur{\"u}berst{\"a}nden und durch Infektion der Zellen mit E. coli-St{\"a}mmen, welche die Meningokokkenadh{\"a}sine Opa und Opc {\"u}berexprimieren, nicht ausgel{\"o}st werden. Es konnte weiterhin nachgewiesen werden, dass die Infektion mit N. meningitidis in der Zielzelle zu einer signifikant gesteigerten Expression des CDK-Inhibitors p21WAF1/Cip1 f{\"u}hrte, begleitet von einer vermehrten Lokalisation im Zellkern. Auch zeigte sich eine ver{\"a}nderte Proteinexpression der f{\"u}r die G1-Phase relevanten Cycline D und E. Diese scheint sich erst posttranslational zu ereignen, da die unterschiedliche Expression auf mRNA-Ebene nicht festgestellt werden konnte. Zusammenfassend konnte dargestellt werden, dass die Infektion von Pharynxepithelzellen mit lebenden, zur Adh{\"a}renz und Invasion f{\"a}higen Meningokokkenst{\"a}mmen in der menschlichen Zielzelle einen Zellzyklusarrest in der G1-Phase verursacht, vermutlich durch ver{\"a}nderte Expression der Zellzyklusregulatoren p21WAF1/Cip1, Cyclin D und Cyclin E. M{\"o}glicherweise stellt die Induktion dieses Zellzyklusarrestes einen wichtigen Schritt in der Pathogenese der bakteriellen Kolonisation des oberen Atemwegsepithels durch N. meningitidis dar.}, subject = {Neisseria meningitidis}, language = {de} } @phdthesis{Weber2007, author = {Weber, Martin V. R. H.}, title = {Populationsbiologische und pathogenetische Aspekte von Neisseria meningitidis}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-25775}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2007}, abstract = {Meningokokken sind nach wie vor eine wichtige Ursache f{\"u}r Gehirnhautentz{\"u}ndungen und Sepsen weltweit, vor allem bei Kindern und Jugendlichen. Weil viele Pathomechanismen dieses Erregers bislang noch unvollst{\"a}ndig verstanden sind, wurden im Rahmen der vorliegenden Doktorarbeit populationsbiologische und pathogenetische Aspekte von Neisseria meningitidis untersucht. Die Kapsel ist der haupts{\"a}chliche Pathogenit{\"a}tsfaktor von Meningokokken und wichtig f{\"u}r die Besiedelung von neuen Wirten. Isolate von symptomfreien Tr{\"a}gern sind allerdings h{\"a}ufig unbekapselt. Um Ursachen oder Mechanismen f{\"u}r den Verlust der Kapselexpression aufzudecken, wurden insgesamt 166 Isolate der Bayerischen Meningokokkentr{\"a}gerstudie untersucht. Alle Isolate besaßen s{\"a}mtliche zur Kapselsynthese notwendigen Gene, exprimierten aber keine Kapsel. Bei 39 Isolaten fanden sich L{\"a}ngenvariationen in homopolymeren Sequenzen (slipped strand mispairing, SSM) in den Genen siaA und siaD. 46 Isolate enthielten Insertionselemente (IS1301, IS1016 und IS1106) in den Genen der Kapselsynthese. Irreversible Mutationen (Deletionen, Insertionen, Basensubstitutionen) wurden bei 47 Isolaten gefunden. Ver{\"a}nderungen der Promotorregion schienen keine Rolle zu spielen. Es wurden bei insgesamt sechs Isolaten zwei nicht-synonyme Mutationen in unmittelbarer N{\"a}he zum putativen aktiven Zentrum der UDP-N- Acetylglukosamin-2-Epimerase entdeckt, die einen Verlust der Kapselsynthese erkl{\"a}ren k{\"o}nnten. Insgesamt wurden keine Akkumulationen von Mutationen in defekten Genen gefunden und es gab auch keine Korrelationen zwischen den verschieden Ursachen und bestimmten klonalen Linien. Die erhaltenen Ergebnisse legen nahe, dass die meisten der zur Blockierung der Kapselexpression f{\"u}hrenden Ereignisse erst im aktuellen Wirt aufgetreten sind und dass zumindest bei bestimmten klonalen Linien die Verbreitung von der Expression einer Kapsel abh{\"a}ngig ist. Viele pathogene Bakterien nutzen zur Infektion des Menschen die ubiquit{\"a}r im K{\"o}rper vorkommende Protease Plasmin. Dazu binden diese Plasmin oder das Proenzym Plasminogen. Auch Meningokokken interagieren mit Plasmin und Plasminogen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit konnten drei Rezeptormolek{\"u}le f{\"u}r Plasminogen identifiziert werden. Die drei Proteine Enolase, DnaK und Peroxiredoxin konnten mit verschiedenen Methoden auf der Oberfl{\"a}che der Erreger nachgewiesen werden. Die Bindung des Plasminogens ist bei Meningokokken ausschließlich {\"u}ber Lysinreste der Rezeptoren vermittelt, die C-terminalen Lysinreste der hier identifizierten Rezeptormolek{\"u}le spielen aber, wenn {\"u}berhaupt, nur eine untergeordnete Rolle. Die Bindung von Plasminogen war durch rekombinante Rezeptorproteine konzentrationsabh{\"a}ngig inhibierbar. Plasminogen konnte von Meningokokken auch aus dem Serum rekrutiert werden. Gebundenes Plasminogen war mit uPA (Urokinase Plasminogen Aktivator) aktivierbar und physiologisch aktiv, was durch die Degradation von Fibrinogen nachgewiesen wurde. Das gebundene Plasmin wurde durch die Bakterien vor der Desaktivierung durch \&\#945;2- Antiplasmin gesch{\"u}tzt. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass Meningokokken auch mit weiteren Faktoren des Fibrinolyse-Systems (uPA) interagieren. Sie rekrutierten uPA an ihre Oberfl{\"a}che und gebundenes uPA war physiologisch aktiv. Die erhaltenen Ergebnisse best{\"a}rken die These, dass Meningokokken die Faktoren des Fibrinolyse-Systems f{\"u}r ihre Pathogenese nutzen.}, subject = {Neisseria meningitidis}, language = {de} } @phdthesis{Weinand2005, author = {Weinand, Hanne}, title = {Herstellung eines monoklonalen Antik{\"o}rpers gegen die Endonuklease NmeDI zur Typisierung von Neisseria meningitidis}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-12878}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2005}, abstract = {Neisseria meningitidis ist eine der f{\"u}hrenden Ursachen von Morbidit{\"a}t und Mortalit{\"a}t sowohl bei Kindern als auch bei Erwachsenen. Die Typisierung ist die Grundlage f{\"u}r die epidemiologische {\"U}berwachung der Erkrankung durch Meningokokken. Die Endonuklease NmeDI ist spezifisch f{\"u}r die klonalen Linien des ST-8 und ST-11 Komplex Meninkokken, die mit Erkrankungen der Serogruppe C assoziiert sind. Deshalb wurde f{\"u}r die rasche Identifizierung von St{\"a}mmen dieser Linien ein monoklonaler Antik{\"o}rper entwickelt. Der Antik{\"o}rper erkennt spezifisch die ST-8 und ST-11 Komplex Meningokokken in Western-Blot und Dot-Blot. Er wird mitlerweile routinem{\"a}ßig im Nationalen Referenzzentrum f{\"u}r Meningokokken zur Identifizierung der Linien ohne zus{\"a}tzliche Anwendung der Multilokus Sequenz Typisierung (MLST) eingesetzt.}, subject = {Herzmuskel}, language = {de} }