TY  - THES
A1  - Stade, Anne-Kathrin
T1  - Die Bedeutung der LPS-Sialylierung für die Interaktion von Neisseria meningitidis mit humanen Wirtszellen
T1  - The impact of the LOS sialylation for the interaction of Neisseria meningitidis with human host cells
N2  - Neisseria meningitidis kann rasch tödlich verlaufende Erkrankungen wie die Meningokokken-Meningitis und –Sepsis hervorrufen. In den Industriestaaten werden diese Infektionen meist durch Meningokokken der Serogruppen B und C hervorgerufen. Während für die Serogruppe C bereits ein suffizienter Polysaccharidimpfstoff existiert, konnte ein solcher für Stämme der Serogruppe B aufgrund der Immuntoleranz gegen deren N-acetylneuraminsäure noch nicht gefunden werden. Eine Lebendvakzine könnte dieses Problem lösen, da hier viele verschiedene Antigene, welche eine Immunantwort im menschlichen Körper induzieren, zur Verfügung stünden. Die Voraussetzung für eine Lebendvakzine ist Attenuierung eines B-Meningokokken-Stammes durch die Deletion verschiedener Gene. In früheren Untersuchungen ergaben sich Hinweise darauf, dass die LOS-Sialylierung einen Virulenzfaktor darstellt. Das lst-Gen codiert für die α-2,3-Sialyltransferase, deren Aufgabe es ist, die Sialinsäurereste 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 gegenüber 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 erhöhte Invasivität. Da die Invasion durch Oberflächenproteine wie Opa und Opc vermittelt wird, wäre eine mögliche Begründung für diese Veränderung die bessere Zugänglichkeit 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 Sialinsäuregruppen ein Grund für diese Beobachtung. Weiterhin wurde die Interaktion von Meningokokken verschiedener Serogruppen mit dendritischen Zellen unter besonderer Berücksichtigung des Einflusses der Polysaccharidkapsel untersucht. Die Meningokokken der untersuchten Serogruppen A, B und C wurden von dendritischen Zellen gut phagozytiert und abgetötet. Allerdings waren sowohl die Adhärenz als auch die Phagozytose bei Vorhandensein einer Polysaccharidkapsel stark inhibiert. Neisseria meningitidis-Stämme aller drei getesteten Serogruppen induzierten eine starke Ausschüttung der Zytokine TNF-α, 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 Zytokinausschüttung hervorrufen können. 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 Ausschüttung von Zytokinen und der Phagozytose von Bakterien eine wichtige Rolle in der Pathogenese von Erkrankungen durch Meningokokken spielen könnten. Auch beim Zusammenspiel mit DC-s wirkt die Kapsel als Schutzfaktor vor dem Angriff des menschlichen Immunsystems. Dieser Schutz kann durch die LOS-Sialylierung zusätzlich gesteigert werden. Die Deletion des lst-Gens könnte also als ein Baustein für die Konstruktion eines attenuierten Lebendvakzine-Stammes fungieren.
N2  - Neisseria meningitidis can cause fulminant diseases like meningococcal meningitis and sepsis. In the industrialized countries these infections are usually induced by Neisseria meningitidis serogroup B or C. While for serogroup C an effective polysaccharide vaccine has already been developed, such is not available for serogroup B yet due to the immune tolerance against their N-acetylneuraminic acid. A live vaccine could solve this problem since many different antigens, which induce an immune answer in the human body, would be expressed here. A live vaccine does require the attenuation of a N. meningitidis B strain by the deletion of different genes. In earlier investigations there was evidence, that sialylation of neisserial lipooligosaccharide (LOS) is one of the virulence factors of menigococci. The lst-gene codes for the α-2,3-sialyltransferase that terminally links sialic acid to the lacto-N-neotetraose residue of neisserial LOS. In our work we could show, that the deletion of lst-gene from N. meningitidis B wild type strain MC58 is possible. The replication of the mutant in PPM+ medium did not differ from that of the wild type strain. Even the resistance in 80% human serum remained uninfluenced by the deletion of lst-gene. The interaction with human epithelial and endothelial cells however was changed by the mutation. Our lst-deletion-mutant was obvious more invasive than the wild type strain. Since the invasion is dependent on surface proteins such as Opa and Opc, a possible reason for this change would be the better accessibility of these proteins by the lost of sialic acid on LOS. In addition MC58 lst was significantly better phagocytosed by dendritic cells than MC58 wild type. Also here the masking of neisserial surface molecules is for sure a reason for this observation. Furthermore we investigated the interaction of dendritic cells with meningococci of different serogroups. N. meningitidis of the examined serogroups A, B and C was well phagocytosed and killed by dendritic cells. However both the adherence and phagocytosis were strongly inhibited by presence a polysaccharide capsule. N. meningitidis of all three tested serogroups induced a strong production of the cytokines TNF-α, IL-6 and IL-8. Lipooligosaccharide was proved to be an inductor of these substances. However we’ve learned from the investigation that there must be other bacteria components that can cause cytokine production. The sialylation of LOS did not have significant influence on the quantity of the produced cytokines. With this work we were able to prove that dendritic cells could play an important role in the pathogenesis of meningococcal diseases by phagocytosis and production of cytokines. The neisserial polysaccharide capsule is also in regard to the interaction with dendritic cells the key mechanism to avoid the attack of the human immune system. Additionally this protection can be increased by the sialylation of LOS. Therefore the deletion of lst-gene could be one of the components for the construction of an attenuate live vaccine.
KW  - Neisseria meningitidis
KW  - Meningokokken
KW  - LPS-Sialylierung
KW  - Sialyltransferase
KW  - dendritische Zellen
KW  - Neisseria meningitidis
KW  - meningococci
KW  - LOS sialylation
KW  - sialyltransferase
KW  - dendritic cell
Y1  - 2006
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-22374
ER  - 
TY  - THES
A1  - Abele, Marion
T1  - Die Bedeutung des Zwei-Partner-Sekretionssystems für die Adhärenz von Meningokokken an Epithelzellen
T1  - The role of the two-partner secretion system in adhesion of meningococci to epithelial cells.
N2  - Das two-partner secretion-system (TPS-System) ist ein unter Gram-negativen Bakterien weit verbreiteter Weg der Proteinsekretion. Die als TpsA bezeichneten Exoproteine des TPS Systems benötigen ein spezifisches Partnerprotein (genannt TpsB) in Form eines kanalbildenden Transporters. Im sequenzierten Genom des Meningokokkenstammes MC58 finden sich fünf putative tpsA Gene, die als hemagglutinin/hemolysin-related protein (hrps) bezeichnete werden. Neben MC58 finden sich auch in den anderen sequenzierten Meningokokkenstämmen (FAM18, Z2491, alpha14) hrps. Diese weisen N-terminal Homologien zum filamentösen Hämagglutinin (FHA) von B. pertussis auf, das als TpsA-Protein des two-partner-secretion-system (TPS) aus der Zelle transportiert wird. In dieser Arbeit werden die hrps als hrpA Gene bzw. HrpA-Proteine bezeichnet. Alle sequenzierten Meningokokkenstämme verfügen über tpsB homologe Gene (hrpB), die jeweils in enger Nachbarschaft zu den hrpA Genen zu finden sind. Das Vorhandensein von hrpA und hrpB Genen deutet darauf hin, dass auch Meningokokken über ein funktionales TPS-System verfügen. Bei einer Dot-Blot-Analyse von 830 Meningokokkenstämmen aus einer bayerischen Trägerstudie mit Sonden spezifisch für die C-terminalen Bereiche der im Stamm MC58 gefundenen hrpA Gene hybridisierten 80% der ausgewerteten Stämme mit mindestens einer der Sonden. Stämme der hypervirulenten klonalen Komplexen (ST-8, ST-11, ST32, ST-44) zeigten sogar in über 99% eine positive Reaktion. Dagegen wiesen die nicht-hypervirulenten klonalen Komplexe zu 29% im Dot Blot kein hrpA auf, das homolog zu den hrpA Genen von Stamm MC58 ist, wobei es sich hierbei mehrheitlich (82%) um cnl Stämme handelte, so dass sich nur in 10% der untersuchten Kapsel-null-locus-Stämme (cnl) ein zu den hrpA Genen von MC58 homologes Gen nachweisen ließ. Mit der Hypothese, dass auch diese Stämme ein hrpA besitzen, welches sich im C-terimalen Anteil von denen des MC58 unterscheidet wurden in dieser Arbeit Dot Blots durchgeführt, deren Sonde spezifisch für das hrpB NMC0443 war. 97,6% der mit dieser Sonde untersuchten Stämme zeigten die Anwesenheit eines hrpB Homologs. Um die Vermutung zu bestätigen, dass allen hrpB Genen ein zugehöriges hrpA Gen benachbart liegt, wurden repräsentativ PCRs von häufigen klonalen Komplexen durchgeführt. Dabei konnte gezeigt werden, dass ein TPS-System sowohl in den hypervirulenten als auch den nicht-hypervirulenten klonalen Komplexen der Meningokokken vorkommt. Die vielfältigen Funktionen von bereits untersuchten TpsA Proteinen sind zumeist mit der Pathogenität der Bakterien assoziiert. In dieser Arbeit wurde ein möglicher Einfluss der HrpA Proteine auf die Adhäsion der Bakterien an humane Zellen untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass sowohl eine kapsellose, als auch eine kapsellose, LPS-trunkierte hrpA Deletionsmutante signifikant schlechter an Epithelzellen adhäriert als die parentalen Vergleichsstämme. Ebenso zeigten die analog durchgeführten Infektionsversuche mit der hrpB Deletionsmutante einen Adhärenzverlust, der jedoch nur für die unbekapselte und LPS trunkierte hrpB Deletionsmutante signifikant war. In dieser Arbeit ist es gelungen das HrpB Protein des Stammes 2120 in E. coli zu exprimieren und aufzureinigen, sodass die Entwicklung eines gegen HrpB gerichteten Antikörpers in Auftrag gegeben werden konnte. Mit Hilfe dieses Antikörpers sollen noch offene Fragen zur Synthese und dem Transport des HrpB Transportproteins beantwortet werden. Außerdem können weitere Untersuchungen zur Lage und Verteilung der HrpBs in der Meningokokkenmembran dazu beitragen, weiteren Aufschluss über die Komplexität von Pathogenität und Virulenz von N. meningitidis zu geben.
N2  - The two-partner secretion system (TPS sytem) is a widely distributed pathway for protein secretion in Gram-negative bacteria. The transport of the exoproteins, named TpsA requires a specific channel-forming transporter protein termed TpsB. The sequenced genome of the Neisseria meningitidis strain MC 58 harbors five putative tpsAs, annotated as hemagglutinin/hemolysin-related protein (hrps). In addition, there are hrps present in the sequenced strains FAM18, Z2491 and alpha14. These hrpAs show N-terminal sequence similarities to filamentous hemagglutinin (FHA) of B. pertussis, which represents the TpsA of the Bordetella TPS. According to their homology with FHA, the hrps are referred to as hrpA genes/ HrpA proteins (TpsA homologue), respectively. All sequenced strains of meningococci possess tpsB homologues genes (hrpB), closed to the hrpA genes, suggesting the presence of a functional TPS in N. meningitidis. A panel of 830 N. meningitidis isolated from healthy individuals was analyzed by dot blotting with specific probes for the C-terminal domain of strain MC58 hrpA genes. 80 % of the isolates were found to be positive for at least one of the probes. A positive signal could be demonstrated in over 99 % of the strains belonging to one of the known hypervirulent lineages (ST-8, ST-11, ST32, ST-44). Interestingly, the presence of a hrpA gene homologous to one of the MC58 hrpA genes could not be detected in 29 % of the non-hypervirulent lineages. Among those strains that did not hybridize with the probes, 82 % belonged to the clonal complex harboring the capsule null locus (cnl). We hypothesized that strains which were negative with the MC58 hrpA probes harbor undetected hrpA genes with C-terminal nucleotide sequences different from those present in strain MC58. Therefore, additional dot blots were performed with a probe specific for the highly conserved meningococcal hrpB gene NMC0443. Almost all strains (97,6%) hybridized with the probe specific for the hrpB gene. As genes for cognate HrpA protein and transporter protein are closely associated in known TPS systems, this hypothesis was tested by PCR of a selection of strains representing common clonal complexes. We showed that the TPS system is ubiquitously present in meningococci both in hypervirulent and non-hypervirulent lineages. Several TpsA proteins have been shown to contribute to virulence of bacteria. In this study we investigated the effect of HrpA proteins to adhesion of bacteria at epithelial cells. A hrpA deletion mutant displayed significantly reduced adherence to epithelial cells. This effect was observed in an unencapsulated background as well as unencapsulated background with truncated LPS. Similary designed studies with a hrpB deletion mutant resulted in reduced adherence, however only in the unencapsulated and LPS truncated background. In this study the HrpB protein was expressed and purified in E. coli and used for generation of an antiserum. This antiserum is available for further investigations concerning synthesis, transport, position and distribution of HrpB.
KW  - Würzburg / Institut für Hygiene und Mikrobiologie
KW  - Medizinische Mikrobiologie
KW  - Meningokokken
KW  - Zwei-Partner-Sekretionssystem
KW  - Adärenz
KW  - Epithelzellen
KW  - meningococci
KW  - two-partner secretion system
KW  - adhesion
KW  - epithelial cells
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-45369
ER  - 
TY  - THES
A1  - Pawlik, Marie-Christin
T1  - Gene expression in the human pathogen Neisseria meningitidis: Adaptation to serum exposure and zinc limitation
T1  - Genexpression im humanen Pathogen Neisseria meningitidis: Adaptation an Serumexposition und Zinkmangel
N2  - 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.
N2  - Neisseria meningitidis ist ein fakultatives Humanpathogen, welches mitunter sehr resistant gegenüber Serumkomplement-Exposition ist. Bereits beschriebene Faktoren, welche die Serumresistenz von Meningokokken fördern, sind beispielsweise die Kapsel, LPS-Sialylierung und Expression des fH-bindenden Proteins. Das Ziel dieser Arbeit war die Identifikation neuartiger Serumresistenzfaktoren, wobei ich zwei Ansätzen verfolgte: i) Die Analyse des Einflusses von globalen Regulatoren der Genexpression auf die Serumresistenz; und ii) eine vergleichenden Analyse von eng verwandten Stämmen, die sich hinsichtlich ihrer Serumresistanz unterschieden. i) Von sechs untersuchten globalen Regulatoren der Genexpression, war die Komplementdeposition auf Meningokokken nur nach Mutation des Regulators der Zinkaufnahme, Zur, reduziert. Über Zur selbst und die regulatorischen Prozesse in Reaktion auf Zink war in Meningokokken wenig bekannt. Ich habe daher das bisher nicht bestimmte Zur-Regulon von Meningokokken aufgeklärt, wofür ich mittels Mikroarrays die transkriptionelle Antwort des N. meningitidis-Stammes MC58 unter Zink-Überfluss und Zink-Mangel zu vergleichen. Das Zur-Regulon von Meningokokken umfasst 17 Gene, von denen unter Zinküberfluss 15 reprimiert und zwei aktiviert wurden. Unter den Zur-reprimierten Genen fanden sich Gene, die in die Aufnahme von Zink, die Modikation von tRNAs und den Zusammenbau des Ribosoms involviert sind. Ein 23 bp langes Binde-Konsensusmotiv für Meningokokken-Zur (Zur-Box) mit einem konservierten zentralen Palindrom wurde ermittelt (TGTTATDNHATAACA) und in der Promotorregion aller regulierten Transkriptionseinheiten (Gene/Operons) detektiert. In vitro-Bindung des N. meningitidis Zur an die Zur-Box dreier ausgewählter Genen konnte mittels EMSAs erstmals gezeigt werden. Die Bindung von Zur an DNA war spezifisch abhängig von Zink, und Mutationen in der palindromischen Sequenz hemmten die Zur-Bindung an das DNA-Motiv. ii) Drei eng verwandte Stämme des ST-41/44-Komplexes aus invasiver Erkrankung und Trägertum, die sich in ihrer Resistenz gegenüber Serumkomplement-Exposition unterschieden, wurden analysiert um neuartige Mediatoren der Serumresistenz zu identifizieren. Der Gengehalt der Stämme wurde mittels Mikroarray-Analyse verglichen. Dies offenbarte sechs Gene, die in den beiden Trägerstämmen vorhanden, aber in dem invasiven Isolat abwesend waren. Vier dieser Gene liegen innerhalb zweier Inseln horizontal transferierter DNA, d.h. IHT-B und –C. Weiterhin führte die Arbeitsgruppe eine Transkriptom- und Proteom-Analyse der drei Stämme sowie einen umfangsreichen Screening-Assay durch. Diese Ansätze führten zur Identifikation dreier Kandidaten-Proteine für die weitere Analyse. Ich wirkte daran mit, die Rolle dieser Proteine für die Serumresistenz von Meningokokken zu ermitteln: Das Adhäsin Opc vermittelt Serumresistenz durch Bindung von Vitronektin, einem negativen Regulator des Komplementsystems; das hypothetische Protein NMB0865 trägt über einen bisher unbekannten Mechanismus geringfügig zur Serumresistanz bei; und NspA, für welches vor Kurzem erkannt wurde, dass es den negativen Komplementregulator Faktor H bindet, führte zu beträchtlich reduzierter Abtötung durch Komplement.
KW  - Komplement <Immunologie>
KW  - Neisseria meningitidis
KW  - Genregulation
KW  - Zinkmangel
KW  - Serumresistenz
KW  - Meningokokken
KW  - globale Regulatoren
KW  - Serum
KW  - Bakterien
KW  - Zink
KW  - serum resistance
KW  - meningococci
KW  - global regulators
KW  - zinc limitation
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-78758
ER  - 
TY  - THES
A1  - Hauer [geb. Lein], Nina
T1  - Genetische Variabilität und Expression der ADP-Ribosyltransferase NarE
T1  - Genetic variability and expression of ADP-ribosyltransferase NarE
N2  - Neisseria meningitidis ist Auslöser 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 für den Menschen hervorrufen. Die ADP-Ribosyltransferase NarE von Neisserien ist auf der Basis von Sequenzhomologien identifiziert worden. Die enzymatische Aktivität 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 für Hygiene und Mikrobiologie Würzburg 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 Stämmen. Bis auf zwei Punktmutationen waren alle untersuchten narE-Sequenzen identisch. Die narE-positiven Isolate konnten neun klonalen Komplexen zugeordnet werden. 
Zusätzlich 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 bestätigt werden, wobei ein signifikanter Unterschied zwischen Stämmen 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 für alle 29 getesteten Gonokokken die Insertion von vier Basenpaaren bestätigt werden, die zu einer Verschiebung im Leseraster führt, so dass NarE nicht exprimiert wird. Auch ein Neisseria sicca Stamm beinhaltet und exprimiert das narE-Gen.
N2  - Bacterial ADP-ribosyltransferases have been described as toxins of numerous bacteria such as E. coli, V. cholerae and B. pertussis that cause posttranslational modifications of eukaryotic proteins with pathological effects in humans. The ADP-ribosyltransferase NarE from Neisseria has been identified on the basis of sequence homologies. The enzymatic activity of the protein has already been shown in studies. The aim of this work was to look at NarE from an epidemiological and population biological point of view.
A total of 576 meningococcal isolates were investigated for the presence of narE and for sequence variations. The result showed the possession of the gene in a total of 247 strains. With the exception of two point mutations, all investigated narE sequences were identical. The narE-positive isolates could be assigned to nine clonal complexes. 
In addition, it was demonstrated that the gene occurs in complexes that are not closely related.
Western blot confirmed protein expression in all narE-positive meningococci with a significant difference between cc32 and cc41/44 strains. At the transcriptional level, qRT-PCR could not detect any difference between these complexes, so that the expression difference must be based on a post-transcriptional mechanism.
Neisseria gonorrhoeae is also in possession of the gene as described by Masignani et al. (2003) using the example of a few isolates. In this work, the insertion of four base pairs was confirmed for all 29 gonococci tested, which leads to a shift in the reading frame so that NarE is not expressed. A Neisseria sicca strain also contains and expresses the narE gene.
KW  - Neisseria meningitidis
KW  - ADP-Ribosyltransferasen
KW  - NarE
KW  - Virulenzfaktor
KW  - Meningokokken
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-187803
ER  - 
TY  - THES
A1  - Getzlaff, Silke
T1  - Mechanismen der Serumresistenz von Serogruppe A Meningokokken unter besonderer Berücksichtigung der Kapsel und des Lipopolysaccharids
T1  - Mechanisms of serum resistance in serogroup A meningococci
N2  - Neisseria meningitidis ist Auslöser der Meningokokkenmeningitis und der gefürchteten Meningokokkensepsis, die mit einer hohen Letalität belastet sind. Meningokokken lassen sich anhand ihrer Polysaccharidkapsel in verschiedene Serogruppen einteilen, wobei die Serogruppen A, B, C, W135 und Y mit Krankheit assoziiert sind. Krankheitsisolate aus Serum oder Liquor sind fast ausnahmslos bekapselt, während Trägerisolate, die aus dem Nasopharynx von ca. 10% der gesunden Bevölkerung isoliert werden können, häufig unbekapselt sind. Das Komplementsystem, das einen wichtigen Abwehrmechanismus gegen Meningokokken darstellt, ist Teil der unspezifischen angeborenen Immunabwehr und besteht aus mehreren Serumproteasen, die in einer Kaskade der Reihe nach aktiviert werden, um am Ende eine Pore (MAC) in der Membran des Pathogens zu bilden. In dieser Arbeit wurden Faktoren untersucht, die Neisseria meningitidis dazu befähigen, im Serum zu überleben und der Lyse durch das Komplementsystem zu entgehen. Ein Schwerpunkt lag dabei auf den Serumresistenzmechanismen von Serogruppe A Meningokokken, vergleichend wurden anschließend die Mutanten der Serogruppen B, C, W135 und Y untersucht. Um den Einfluss verschiedener Pathogenitätsfaktoren auf die Serumresistenz zu beurteilen, wurden isogene knock-out Mutanten verwendet, die durch ELISA und Tricingel auf ihre Kapsel- und LPS Struktur überprüft wurden. Die Serumresistenz der Mutanten wurde durch Bakterizidietests bestimmt; zur Detektion der Bindung von Komplementkomponenten, Immunglobulinen und regulatorischen Proteinen wurden FACS Analysen, Western Blot und ELISA benutzt. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass die Kapsel der Serogruppe A Meningokokken essentiell für das Überleben im Serum ist. Die Expression der Polysaccharidkapsel führte auch bei den übrigen Serogruppen zu einer verminderten Deposition von Komplementkomponenten (C3, C4 und MAC) auf der Bakterienoberfläche. Die verminderte Komplementdeposition war nicht durch veränderte Antikörperbindung bedingt. Die bekapselten und unbekapselten Bakterien zeigten die gleichen Bindungsmuster von IgG und IgM. Auch Faktor H, ein wichtiger Regulator des Komplementsystems, ist an der Vermittlung der Serumresistenz durch die Kapsel nicht beteiligt. Die serumsensiblen unbekapselten Mutanten banden mehr Faktor H, als die entsprechenden bekapselten Meningokokken. Aus der Literatur ist bekannt, dass LPS Immunotyp und LPS Sialysierung die Serumresistenz pathogener Neisserien beeinflussen kann. Für den Serogruppe A Stamm konnte nur dann ein Überlebensvorteil durch LPS Sialysierung gezeigt werden, wenn die unbekapselte Mutante untersucht wurde. Die Expression eines verkürzten L8 LPS hingegen führte bei diesem Stamm unabhängig von der Kapselexpression zu einer erhöhten Serumresistenz. Besonders auffällig bei den entsprechenden Kontrollexperimenten mit Derivaten anderer Serogruppen war die außergewöhnliche Komplementdeposition durch den Serogruppe Y Stamm. In weiterführenden Experimenten konnten wir in Kooperation mit Dr. Sanjay Ram, Boston, zeigen, dass besondere Phosphoethanolamin Substitutionen des LPS für dieses Phänomen verantwortlich waren. Die vorliegende Arbeit beleuchtet die Komplexität der Auseinandersetzung von Meningokokken mit dem Komplementsystem. Sie zeigt auf, dass Klon spezifische Unterschiede für das Verständnis der Serumresistenz von Bedeutung sind. Die Experimente belegen, dass bei Serogruppe A Meningokokken neben der Kapsel auch das LPS einen modulierenden Einfluss auf die Serumresistenz hat.
N2  - Neisseria meningitidis causes meningitis and sepsis which are associated with high mortality. Meningococci are divided into different serogroups (A, B, C, W135 and Y) according to the chemical composition of the capsular polysaccharide. Meningococcus isolates from cerebrospinal fluid (CSF) or blood are usually encapsulated in contrast to isolates from the nasopharynx which often lack a capsule. The complement system is one of the most important defence mechanisms against infections with meningococci. It consists of several serine proteases that are sequentially activated and terminate in the formation of a transmembrane pore in the membrane of the pathogen. In this thesis the influence of factors mediating serum resistance were investigated. Therefore isogenic knock-out mutants were created and tested for their phenotype using ELISA and tricine gels. Serum resistance was examined using bactericidal assays; binding of complement components was measured by FACS analysis, ELISA and Western blotting. This study showed that the expression of the capsule is essential for serogroup A meningoccoci for survival in human serum. The expression of a polysaccharide capusule led to a decreased deposition of C3, C4 and membrane attack complex (MAC) on the bacterial surface. The amounts of antibodies bound to the surface of capsulated and uncapsulated meningococci were similar. Factor H is an important regulator of the complement system. The capsulated mutants bound less Factor H than the uncapsulated mutants, suggesting that factor H is not involved in the mediation of serum resistance of capsulated meningococci. Lipopolysaccharide and lipopolysaccharide sialylation are further factors influencing serum resistance. For serogroup A meningococci LPS sialylation increased the serum resistance only when looking at the unencapsulated mutant. Lipopolysaccharide truncated mutants showed a more resistant phenotype in both the capsulated and unencapsulated mutant. Experiments performed in this thesis shed light on the complexity of interactions between the complement system and meningococci. Further more, they showed that the capsule as well as the lipopolysaccharide has a modulating effect on serum resistance of meningococci.
KW  - Meningokokken
KW  - Serogruppe A
KW  - Komplement
KW  - Serumresistenz
KW  - Meningococci
KW  - serogroup A
KW  - complement
KW  - serum resistance
Y1  - 2005
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-13636
ER  - 
TY  - THES
A1  - Danhof, Sophia
T1  - Molekulare Untersuchung der Interaktion von Neutrophil Extracellular Traps mit dem humanen Pathogen Neisseria meningitidis
T1  - Molecular investigation of the interaction of Neutrophil Extracellular Traps with the human pathogen Neisseria meningitidis
N2  - Neisseria meningitidis ist ein wichtiger Erreger von Meningitis und Sepsis insbesondere bei jungen Menschen, gleichzeitig sind hohe Raten asymptomatischen Trägertums bekannt. Als die Virulenz begünstigende Faktoren wurden unter anderem die Kapsel, Pili, äußere Membranvesikel (OMV) und Lipopolysaccharid (LPS) identifiziert, die es dem Erreger erleichtern, das menschliche Immunsystem zu überwinden. 
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 globulären Proteindomänen dar, die aus neutrophilen Granulozyten entstehen und als antimikrobiell gelten. Ziel dieser Arbeit war es, die Wirkung von NETs auf Meningokokken zu charakterisieren und mögliche 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 für die Vermittlung der NET-Bindung identifiziert. OMVs zeigten sich als protektiv gegenüber dem Einfluss der NETs, indem sie die Bindung der Erreger an die NETs blockierten. 
Wenig empfindlich zeigten sich die Bakterien gegenüber Histonen als den quantitativ bedeutsamsten NET-Proteinen. Meningokokken schützen sich gegenüber dem Einfluss der NETs durch Ausbildung von Kapsel und LPS mit intakter Phosphoethanolamin-Modifikation. Ebenso vermitteln zwei Cathelicidin-Resistenzgene den Bakterien einen Überlebensvorteil. 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 könnten durch die relativ NET-resistenten Mikroorganismen andere Abwehrmechanismen der Neutrophilen konterkariert werden und eine Immunevasion begünstigt werden. Genauere Untersuchungen diesbezüglich stehen noch aus.
N2  - Neisseria meningitidis is an important pathogenic agent of meningitis and sepsis especially in young adults, at the same time high rates of asymptomatic carriage are well-established. Known factors promoting virulence are, among others, the capsule, pili,  outer membrane vesicles (OMV) and the lipopolysaccharide (LPS).
In host defense against meningococcal disease, the role of Neutrophil Extracellular Traps (NETs), a recently described component of the innate immune response, had not yet been investigated. NETs are web like structures with globular protein domains that arise from neutrophil granulocytes and are considered being antimicrobial. The aim of the present study was to further investigate interactions between N. meningitidis and NETs and to identify possible resistance mechanisms of meningococci.  
In this thesis I could demonstrate that meningococci bind to NETs and are therewith being restricted in proliferation. A localization of bacteria to NETs was illustrated, and the mediating effect of LPS and pili on binding was identified. OMVs were shown to be protective against the properties of NETs by blocking the binding of pathogens to NETs.
Bacteria were minor sensitive to histones which represent the quantitatively most significant group of proteins in NETs. Meningococci are protected against the effect of NETs by the formation of capsule and LPS when correctly modified with phosphoethanolamine. Two genes involved in cathelicidin resistance were shown to be beneficial on the survival of the bacteria. The investigated efflux mechanisms did not affect resistance to NETs though.
Recent data by Lappann et al. identified the role of meningococci and OMVs as potent inducers of NET-formation. This might be a strategy of the NET-resilient microorganism to thwart neutrophil phagocytosis or degranulation and to facilitate immune escape, which is yet to be investigated.
KW  - Neisseria meningitidis
KW  - Meningokokken
KW  - Neutrophil Extracellular Traps
KW  - neutrophile Granulozyten
KW  - äußere Membranvesikel
KW  - antimikrobielle Peptide
KW  - meningococci
KW  - neutrophil granulocytes
KW  - outer membrane vesicles
KW  - antimicrobial peptides
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-85231
ER  - 
TY  - THES
A1  - Spielmann, Fabian
T1  - Mutagenese der Kapsel-O-Acetyltransferase OatC von Serogruppe C Meningokokken
T1  - Mutagenesis of the Capsular O-acetyltranserase OatC of Serogroup C Meningococci
N2  - OatC ist die O-Acetyltransferase von Serogruppe C Meningokokken. Sie katalysiert die O-Acetylierung der Sialinsäurekapsel. Das Enzym konnte vor Beginn dieser Arbeit keiner bekannten Gruppe von Enzymen zugeordnet werden. Durch in vivo-Versuche und in vitro-Studien sollten weitere Erkenntnisse zu Lage und Struktur des aktiven Zentrums von OatC gewonnen werden. Die vorliegende Arbeit besteht aus drei Teilen: 1. Es sollte eine Meningokokken-Mutante mit einer Deletion des oatC -Gens hergestellt werden. 2. Das oatC -Gen sollte schrittweise verkürzt und in trans auf dem pAP1His Vektor in die oatC-Deletionsmutante eingebracht werden. 3. Gerichtete Mutagenese von Histidinresten, Serin 286 und Aspartat 376 sollte Aussagen über die in vivo-Relevanz der Aminosäuren ermöglichen. Die Mutanten wurden im ELISA auf Ihren O-Acetylierungsstatus hin überprüft. Die oatC -Deletionsmutante war erwartungsgemäß negativ. Bereits die erste Verkürzung von OatC um 16 Aminosäuren führte zu einem vollständigen Verlust der O-Acetylierung, der Austausch der Aminosäuren Histidin 399, Serin 286 und Aspartat 376 durch gerichtete Mutagenese ebenfalls. Wir spekulieren, dass der Verlust des C-Terminus zu einer veränderten Proteinfaltung führt oder eine katalytische Funktion des Histidin 456 eliminiert. Die Ergebnisse dieser Arbeit unterstützen die Hypothese, dass OatC der Gruppe der α/β-Hydrolasen zugeordnet werden kann (s. a. Bergfeld et al. 2009). Das katalytische Zentrum besteht aus Serin 286, Aspartat 376 und Histidin 399. Der Bereich um Histidin 456 beeinflusst die Funktion erheblich.
N2  - OatC is the capsular O-acetyltransferase of serogroup C meningococci. It catalyzes the O-acetylation of the sialic acid containing capsule. At the commencement of this work OatC could not be assigned to a known class of enzymes. Location and structure of the active site should be investigated by in vivo and in vitro studies. This work consists of three parts: 1. Generation of a meningococcal mutant with a deletion of the oatC gene. 2. Step-wise truncation of oatC, cloning into the vector pAP1His and subsequent transfer in trans into the oatC deletion mutant. 3. Site-directed mutagenesis of several histidine residues, serine 286 and aspartate 376 was performed to acquire knowledge on the in vivo relevance of these amino acids. The O-acetylation status was analyzed by ELISA. As expected, the deletion mutant was not acetylated. The truncation of 16 amino acids already caused a complete loss of function as well as the exchange of histidine 399, serine 286 and aspartate 376 by site-directed mutagenesis. We hypothesize that the loss of the C-terminus results in a change of protein folding or eliminates a catalytic function of histidine 456. The results of this work support the hypothesis that OatC can be assigned to the class of α/β fold hydrolases (see also Bergfeld et al. 2009). The catalytic site consists of serine 286, aspartate 376 and histidine 399. The vicinity of histidine 456 influences the enzyme's function significantly.
KW  - OatC
KW  - Serogruppe C
KW  - Meningokokken
KW  - O-Acetylierung
KW  - OatC
KW  - Serogroup C
KW  - Meningococci
Y1  - 2010
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-52775
ER  - 
TY  - THES
A1  - Weber, Martin V. R. H.
T1  - Populationsbiologische und pathogenetische Aspekte von Neisseria meningitidis
T1  - Population-based and pathogenetic aspects of Neisseria meningitidis.
N2  - Meningokokken sind nach wie vor eine wichtige Ursache für Gehirnhautentzündungen und Sepsen weltweit, vor allem bei Kindern und Jugendlichen. Weil viele Pathomechanismen dieses Erregers bislang noch unvollständig verstanden sind, wurden im Rahmen der vorliegenden Doktorarbeit populationsbiologische und pathogenetische Aspekte von Neisseria meningitidis untersucht. Die Kapsel ist der hauptsächliche Pathogenitätsfaktor von Meningokokken und wichtig für die Besiedelung von neuen Wirten. Isolate von symptomfreien Trägern sind allerdings häufig unbekapselt. Um Ursachen oder Mechanismen für den Verlust der Kapselexpression aufzudecken, wurden insgesamt 166 Isolate der Bayerischen Meningokokkenträgerstudie untersucht. Alle Isolate besaßen sämtliche zur Kapselsynthese notwendigen Gene, exprimierten aber keine Kapsel. Bei 39 Isolaten fanden sich Längenvariationen 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. Veränderungen der Promotorregion schienen keine Rolle zu spielen. Es wurden bei insgesamt sechs Isolaten zwei nicht-synonyme Mutationen in unmittelbarer Nähe zum putativen aktiven Zentrum der UDP-N- Acetylglukosamin-2-Epimerase entdeckt, die einen Verlust der Kapselsynthese erklären könnten. 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 führenden Ereignisse erst im aktuellen Wirt aufgetreten sind und dass zumindest bei bestimmten klonalen Linien die Verbreitung von der Expression einer Kapsel abhängig ist. Viele pathogene Bakterien nutzen zur Infektion des Menschen die ubiquitär im Körper 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 Rezeptormoleküle für Plasminogen identifiziert werden. Die drei Proteine Enolase, DnaK und Peroxiredoxin konnten mit verschiedenen Methoden auf der Oberfläche der Erreger nachgewiesen werden. Die Bindung des Plasminogens ist bei Meningokokken ausschließlich über Lysinreste der Rezeptoren vermittelt, die C-terminalen Lysinreste der hier identifizierten Rezeptormoleküle spielen aber, wenn überhaupt, nur eine untergeordnete Rolle. Die Bindung von Plasminogen war durch rekombinante Rezeptorproteine konzentrationsabhängig 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 geschützt. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass Meningokokken auch mit weiteren Faktoren des Fibrinolyse-Systems (uPA) interagieren. Sie rekrutierten uPA an ihre Oberfläche und gebundenes uPA war physiologisch aktiv. Die erhaltenen Ergebnisse bestärken die These, dass Meningokokken die Faktoren des Fibrinolyse-Systems für ihre Pathogenese nutzen.
N2  - Meningococci remain to be one of the major causes for meningitis and septicaemia worldwide, especially in children and young adults. Because many of the pathogen’s pathomechanisms still remain unresolved, in the present doctoral thesis population biology and pathogenetic aspects of Neisseria meningitidis were investigated. The capsule is the major virulence-factor of meningococci and important for the dispersal to new hosts. However, isolates extracted from healthy carriers are frequently unencapsulated. To reveal the causes or mechanisms underlying this loss of encapsulation 166 strains of the Bavarian Meningococci Carriage Study were analysed. All these strains possessed all the genes responsible for capsule expression but were acapsulate. Slipped strand mispairing was demonstrated for 39 isolates in the genes siaA and siaD. The insertion elements IS1016, IS1106 and IS1301 were responsible for the loss of encapsulation in other 46 strains and 47 isolates showed irreversible mutations (deletions, insertions and base exchanges) in capsule genes. Sequence alterations in the promoter region seemed not to be responsible for the loss of encapsulation. In close vicinity to the putative active site of the UDP-N-acetylglucosamine-2-epimerase two non-synonymous mutations were detected in altogether six strains. Altogether there was no accumulation of mutations in the uncovered defective genes and no correlation between state of encapsulation and specific clonal lineages could be revealed. The obtained results portray a scenario, were the loss of encapsulation happens in the recent host and where at least some clonal lineages are dependent on the capsule for dissemination. Many bacteria use the protease plasmin for their pathogenesis. For this they recruit plasmin or its precursor plasminogen to their surface. Meningococci were shown to interact with plasminogen, too. In the present thesis three meningococcal receptors for plasminogen were identified. The three receptor proteins enolase, DnaK and peroxiredoxin were shown to be localised extracellularly on the bacterial cell surface by diverse techniques. Binding of plasminogen was demonstrated to occur exclusively to lysine residues of the receptor molecules, but the C-terminal lysine residues of the newly identified receptors were not involved in this process. Recruitment of plasminogen to the bacterial surface could be inhibited by soluble, recombinant receptor proteins in a concentration dependent manner. Furthermore, meningococci were shown to be able to recruit plasminogen from human serum. Receptor bound plasminogen could be activated by uPA (urokinase plasminogen activator) and was physiologically active as demonstrated by degradation of fibrinogen. The bound plasmin was also protected from deactivation by &#945;2-antiplasmin. In addition, Neisseria meningitidis was shown to interact with other components of the fibrinolytic system. The bacteria attached uPA to their surface and the bound uPA was physiologically active. These data provide further evidence for recruitment and usage of factors of the fibrinolytic system in pathogenesis of meningococci.
KW  - Neisseria meningitidis
KW  - Bakterienkapsel
KW  - Plasminogen
KW  - Plasminogen-Aktivator
KW  - Urokinase
KW  - Epidemiologie
KW  - Krankheitsübertragung
KW  - Bakterielle Infek
KW  - Meningokokken
KW  - Meningokokken-Infektion
KW  - Extrazelluläre Matrix
KW  - Plasminogen-Rezeptoren
KW  - Populationsbasierte Studie
KW  - Neisseria meningitidis
KW  - meningococcus
KW  - carriage study
KW  - plasminogen receptor
KW  - infection
Y1  - 2007
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-25775
ER  -