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 α2- 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. / 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 α2-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.

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. / Neisseria meningitidis ist ein fakultativ pathogener menschlicher Kommensale und eng an die Bedingungen seiner spezifischen Nische, den Nasopharynx, angepasst. Über die regulatorischen Mechanismen, die für diese Anpassung vonnöten sind, ist nicht viel bekannt. Daher wurde die Rolle des Transkriptionsregulators NMB1843 untersucht, eines der beiden prognostizierten Regulatoren der MarR Familie im Meningokokken-Genom. Aufgrund einer hohen Sequenzhomologie dieses Gens zu FarR, dem Fatty acid resistance Regulator in N. gonorrhoeae, nannten wir das Meningokokken-Protein ebenfalls FarR (NmFarR). Homologie-Modellierung dieses Proteins ergab eine dimere Struktur mit dem charakteristischen winged helix-turn-helix DNA-Bindemotiv der MarR Familie. Es wurde gezeigt, dass NmFarR in Meningokokken-Stämmen hochkonserviert ist. Die Expression von farR wird während des exponentiellen Wachstums posttranskriptional kontrolliert und erreicht ihren Höchststand in der spätexponentiellen Phase. Wie bei seinem Homolog in Gonokokken konnte die direkte und spezifische Bindung von FarR an die farAB Promotorregion nachgewiesen werden. Da FarR in N. gonorrhoeae an der Fettsäureresistenz beteiligt ist, wurde die Suszeptibilität einer großen Auswahl von Stämmen beider Spezies gegenüber drei unterschiedlichen Fettsäuren getestet: Laurinsäure (C12:0), Palmitinsäure (C16:0) und Linolsäure (C18:2). Im Gegensatz zu den ungewöhnlich sensitiven Gonokokken konnte eine hohe inhärente Fettsäureresistenz in fast allen Meningokokken-Isolaten beobachtet werden. Nach Analyse der molekularen Grundlage dieser Resistenz konnte gezeigt werden, dass sowohl eine funktionale FarAB Efflux-Pumpe als auch ein intaktes Lipopolysaccharid (LPS) für die Palmitinsäureresistenz verantwortlich sind. Trotz Umgehung der inhärenten Resistenz konnte keine Verbindung von FarR mit Fettsäureresistenz in Meningokokken hergestellt werden. Stattdessen reprimiert FarR direkt und spezifisch die Expression des Neisseria Adhäsins A (nadA), eines vielversprechenden Impfstoffbestandteils. Microarrays bestätigten diese Ergebnisse, zeigten aber keine weiteren ähnlich regulierten Gene auf. Somit ist das FarR-Regulon das bisher kleinste Regulon in Meningokokken. Die genaue FarR-Bindestelle innerhalb des nadA Promotors wurde als ein 16 bp Palindrom identifiziert und dessen Einfluss auf die Transkription von nadA mittels Reportergenanalysen gezeigt. Auch in Infektionsversuchen wurde die Relevanz dieser Repression deutlich, da ein farR-deletierter Stamm eine höhere Adhärenz an Epithelzellen aufwies. Die Transkription von farR sank nach Kontakt mit aktiven Komplementbestandteilen aus humanem Serum. Zusammenfassend wurde gezeigt, dass FarR eine Rolle in der Nischenadaptation von Meningokokken zukommt, indem er zwischen Immunevasion durch Repression des hoch-immunogenen nadA und Wirtszelladhäsion durch eben dieses Adhäsin vermittelt.

Neisseria meningitidis, ein pathogenes Bakterium, das schwere Fälle von Sepsis und Meningitis verursacht, interagiert während der Infektion mit verschiedenen Oberflächen des Wirtes. Die schnellstmögliche 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 während 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. Während ein Teil der detektierten Gene in beiden Systemen als differentiell reguliert galt, gab es doch eine Anzahl von ORF´s, die nur für ein Zellkulturmodell spezifisch reguliert waren (59 spezifische Gene für HEp-2 und 35 spezifische Gene für HBMEC). Für einige ausgewählte Gene wurde die im Mikroarray detektierte Regulierung durch Quantitative RT-PCR nochmals bestätigt. Die Funktion von den als induziert identifizierten Genen rfaF, hem und NMB1843 wurde im Anschluß durch die Konstruktion von Mutanten näher 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 führte speziell für den bekapselten Stamm MC58 zu einer signifikanten Erhöhung der Adhärenz und Invasion nach Infektion von Epithelzellen. Untersuchungen des Infektionspotential für HBMEC Zellen ergaben keine signifikant veränderte Adhärenz und Invasion. Bei zusätzlicher 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 führte die Deletion des rfaF-Gens zu einer verstärkten Sensibilität gegenüber humanen Serum. Diese Daten deuten daraufhin, dass die LPS-Struktur eine Rolle in der bakteriellen Zellinteraktion spielt, speziell wenn eine für die Adhäsion wichtige Komponente nicht mehr exprimiert wird. Der ORF NMB1843, der für einen Transkriptionsregulator aus der MarR-Familie kodiert, ebenso wie das Hämolysin Gen konnten nur nach Kontakt mit HBMEC Zellen als differentiell reguliert identifiziert werden. In Infektionsstudien zeigten die hem-Mutanten keine veränderte Adhärenz und Invasion. Weiterhin war die Zytotoxizität der Mutanten nicht eingeschränkt. Ob der ORF NMB1646 daher als Hämolysin fungiert bleibt zu klären. Durchgeführte Mikroarraystudien mit den NMB1843-Mutanten, führten zur Identifizierung einiger ORF´s, die möglicherweise unter der Kontrolle dieses Regulators stehen. Dazu gehören die Virulenz assoziierten Gene sodC, iga und nadA sowie das für ein Hämolysin kodierende Gen NMB1779. Die Untersuchung des Expressionsprofils mittels SDS-PAGE Analyse führte zur Identifizierung einer Proteinbande bei 210 kDa, die spezifisch für die NMB1843 negativen Stämme ist. Dieses Protein wurde als nadA identifiziert. NadA induziert im Tiermodell bakterizide Antikörper und gilt daher als möglicher Impfstoffkandidat. Die in dieser Arbeit vorgelegten Daten liefern neue Einblicke in die Pathogenitätsmechanismen von N. meningitidis und belegen die Bedeutung der transkriptionellen Genregulation in den einzelnen Stadien der Meningokokkeninfektion. / Neisseria meningitidis is a major cause of septicemia and meningitis. During the course of infection, N. meningitidis encounters multiple environments within its host, which makes rapid adaptation to environmental changes a crucial factor for neisserial pathogenicity. As technology platform oligonucleotide-based DNA microarrays were employed to analyse the transcriptome profile of N. meningitidis during two key steps of meningococcal infection: the interaction with epithelial and endothelial cells. The isogenic capsule deficient siaD mutant of the N. meningitidis strain MC58 was used for this study. Seventy-two genes were differentially regulated after contact with epithelial cells, and 48 genes were differentially regulated after contact with endothelial cells, including a considerable proportion of well-known virulence genes. While several genes were in concordance between bacteria adherent to both cell types, there were a considerable number of open reading frames that were differentially regulated in only one system (59 genes specific for HEp-2 and 35 genes specific for HBMEC). Quantitative RT-PCR analyses confirmed the microarray observed regulation for several selected ORF´s. Subsequently, the function of the upregulated genes rfaF, hem and NMB1843 was investigated by construction of mutants. The rfaF gene, encoding a heptosyl-2-transferase involved in LPS biosynthesis, were detected as being differentially regulated in both cell systems. Disruption of the rfaF gene in meningococcal strain MC58 resulted in a significantly increased adhesion and invasion to epithelial cells in particular for the capsulated mutant. Investigations of the infection potential for HBMEC cells did not result in a significant change in adherence and invasion pattern. The additional deletion of the rfaF gene in an opc negative strain leads to a significantly decrease in the bacterial uptake for HBMEC cells. Compared to HBMEC, opc, rfaF mutants showed no differences in internalisation after contact with HEp-2 cells. Moreover rfaF deficient meningococci demonstrated enhanced sensitivity to normal human serum (NHS). These data provide evidence that the LPS structure plays a role in the bacterial cell interaction, particularly if an important adhaesive structure is absent. The ORF NMB1843, which encodes a transcriptional regulator of the MarR family, as well the hemolysin gene, were detected as being upregulated only after contact with endothelial cells. Using infection assays, no changes were detected in the adherence and invasion pattern for hem mutants. Furthermore the cytotoxic potential of the mutants was not different from the parental strains. Therefore it remains to be clarified whether the ORF NMB1646 actually act as a hemolysin. Microarray studies for the NMB1843 mutants showed some ORF´s, which possibly are under control of this regulator, for example the virulence genes sodC, iga and nadA as well as the hemolysin coding gene NMB1779. The analysis of the expression profile by SDS-PAGE led to the identification of a 210 kDa protein, which is specific for the NMB1843 negative strains. This unknown protein was identified as nadA. NadA evokes a strong antibactericidal antibody response in laboratory animals. For this reason NadA is regarded as a good vaccine candidate. The data represented in this study provide new insight into the pathogenicity mechanisms of N. meningitidis and could demonstrate the importance of gene regulation on the trancriptional level during different stages of meningococcal infection.

This thesis examined molecular changes in the quinolone-resistance determining regions (QRDRs) of the topoisomerase genes, gyrA and parC of Neisseria gonorrhoeae and Neisseria meningitidis and their contribution to fluoroquinolone resistance (FQR). Initially models of FQR emergence were developed from analysis of resistant mutants generated in vitro. The effects of the nature and order of sequential changes in GyrA and ParC on FQR were explored by correlating QRDR changes with ciprofloxacin minimum inhibitory concentration (MIC) determinations. The in vitro models were validated by comparisons of QRDR changes and MICs in two populations of wild-type FQR N. gonorrhoeae over a wide MIC range (0.09 to 24??g/mL), and in a wild type FQR meningococcus. The in vitro activities of three newer quinolones with differential activity on GyrA and ParC were compared with that of ciprofloxacin. Key findings were that the initial QRDR changes always occurred in gyrA and were the predominant influence on phenotypic expression of FQR. QRDR alterations were acquired sequentially and two GyrA and two ParC changes represented the full complement of changes observed in gonococci and two GyrA and one ParC change those in meningococci. GyrA alterations at Ser-91 in gonococci and Thr???91 in meningococci were pivotal for the development of further resistance. ParC changes required the presence of two GyrA alterations for any major impact on FQR. ParC substitutions, Ser-87???Arg and Glu-91???Gly in gonococci and Cys- 85???Asp and Glu-91???Lys in meningococci led to the expression of the highest FQR levels. Examination of FQR in wild-type meningococci was necessarily restricted, but analyses using the broader MIC range available in in-vitro-derived FQR meningococci (0.09 to 16??g/mL) revealed the first ParC changes in N. meningitidis. The study also redefined QRDR boundaries and described novel mutations within them. The nature of sequence changes in GyrA and ParC in FQR Neisseria also affected the relative activities of the three newer quinolones. Trovafloxacin was the most active quinolone in vitro but MIC differences with ciprofloxacin were mutation-dependent. Grepafloxacin and moxifloxacin were only slightly more active than ciprofloxacin in the presence of multiple QRDR changes. This thesis provides a comprehensive analysis of the relationship between QRDR alterations and FQR in N. gonorrhoeae and offers insights into the potential for FQR development in N. meningitidis.

Neisseria meningitidis est le principal agent responsable de méningites bactériennes. Les interactions hôte-pathogène dépendent du repliement correct de nombreuses protéines de surface, qui nécessite souvent la formation de ponts disulfures. Chez les bactéries à Gram-négatif, la synthèse de ces ponts est catalysée par l'oxydoréductase de thiol-disulfure DsbA. N. meningitidis possède trois gènes qui codent pour trois DsbA actives : DsbA1, DsbA2 et DsbA3. DsbA1 et DsbA2 sont des lipoprotéines impliquées dans la virulence alors que DsbA3 est une enzyme soluble périplasmique non reliée à la virulence. Les travaux de cette thèse se rapportent aux caractérisations biochimiques de ces trois enzymes et structurales de DsbA1 et DsbA3. DsbA1 et DsbA3 adoptent le repliement classique de DsbA d'Escherichia coli. La caractéristique la plus étonnante partagée par ces trois enzymes est leur exceptionnel pouvoir oxydant. Avec un potentiel redox de -80 mV, les DsbA de Neisseria sont les enzymes de la famille des thiorédoxines les plus oxydantes connues à ce jour. En accord avec cela, les études de stabilité thermales indiquent que leur forme réduite est extrêmement stable. Pour chacune de ces enzymes, les études montrent que le résidu Thréonine, retrouvé dans la région du site actif, joue un rôle clé dans la détermination de cet extraordinaire pouvoir oxydant. L'ensemble de ces résultats montrent comment des résidus situés en dehors du motif actif CXXC peuvent influencer le potentiel redox de membres de la famille des thiorédoxines. Ils montrent également que le phénotype associé à DsbA3 chez N. meningitidis ne peut être expliqué par une différence d'activité redox ou de structure.

<p>This thesis describes the synthesis of structures related to the capsular polysaccharide of <i>Neisseria meningitidis</i> serogroup A and the synthesis of analogues of mycothiol, a compound produced by <i>Mycobacterium</i> <i>tuberculosis</i>. The first part of the thesis describes the synthesis of structural elements present in the native capsular polysaccharide of <i>Neisseria</i> <i>meningitidis</i> serogroup A. In this part, an improved synthesis of 2-azido-2-deoxy-D-mannopyranose is included. The second part of the thesis describes the formation of stable C-phosphonate analogues related to the capsular polysaccharide. The last part outlines the formation of analogues of mycothiol, where the syntheses of a bicyclic analogue and a thioglycosidic analogue are described.</p>

This thesis describes the synthesis of structures related to the capsular polysaccharide of Neisseria meningitidis serogroup A and the synthesis of analogues of mycothiol, a compound produced by Mycobacterium tuberculosis. The first part of the thesis describes the synthesis of structural elements present in the native capsular polysaccharide of Neisseria meningitidis serogroup A. In this part, an improved synthesis of 2-azido-2-deoxy-D-mannopyranose is included. The second part of the thesis describes the formation of stable C-phosphonate analogues related to the capsular polysaccharide. The last part outlines the formation of analogues of mycothiol, where the syntheses of a bicyclic analogue and a thioglycosidic analogue are described.

Thèse d'exercice : Médecine. Pédiatrie : Université de Nantes : 2007. / Bibliogr.

The Neisseria genus includes pathogens, Neisseria gonorrhoeae (Ngo) and Neisseria meningitidis, as well as commensals. Ngo, the cause of gonorrhea, induces massive inflammation but a surprising lack of adaptive immune responses. We have observed that Ngo can inhibit both T cell activation and dendritic cell maturation through interaction with the host expressed co-inhibitory receptor carcinoembryonic antigen-related cell adhesion molecule 1 (CEACAM1). Therefore, I wondered whether B cells may also be affected in this manner. Herein, I examine primary human B cell responses to infection with Ngo, as well as the other Neisseria species. B cells infected with Ngo show no sign of inhibition, regardless of their ability to bind CEACAM1, instead responding to gonococci with robust activation and proliferation. There are distinct subsets of B cells found in the periphery and, intriguingly, the IgM memory B cell subset expand and produce polyreactive IgM in response to goncoccal infection. These cells are innate in function, producing low affinity, polyclonal IgM that is protective against bacterial and fungal dissemination. This effect was broadly specific for Neisseria sp., as B cell infection with all commensal Neisseria species examined induced innate B cell responses. Curiously, meningococcal strains avoid inducing the innate B cell responses, making it enticing to hypothesize that its avoidance of such an ancient immune response may contribute to its ability to cause disease in humans. Finally, I tested whether gonococcal Opa protein binding to CEACAM1 affects primary human B cell activation, and show that no inhibition was observed. This absence of co-inhibitory function of neisserial-bound CEACAM1 may reflect inherent differences between distinctive cell types. Combined, the results in this thesis contribute new insight regarding the poorly characterized human IgM memory B cells, as well as to the function of CEACAM1 in lymphocytes.

The Neisseria genus includes pathogens, Neisseria gonorrhoeae (Ngo) and Neisseria meningitidis, as well as commensals. Ngo, the cause of gonorrhea, induces massive inflammation but a surprising lack of adaptive immune responses. We have observed that Ngo can inhibit both T cell activation and dendritic cell maturation through interaction with the host expressed co-inhibitory receptor carcinoembryonic antigen-related cell adhesion molecule 1 (CEACAM1). Therefore, I wondered whether B cells may also be affected in this manner. Herein, I examine primary human B cell responses to infection with Ngo, as well as the other Neisseria species. B cells infected with Ngo show no sign of inhibition, regardless of their ability to bind CEACAM1, instead responding to gonococci with robust activation and proliferation. There are distinct subsets of B cells found in the periphery and, intriguingly, the IgM memory B cell subset expand and produce polyreactive IgM in response to goncoccal infection. These cells are innate in function, producing low affinity, polyclonal IgM that is protective against bacterial and fungal dissemination. This effect was broadly specific for Neisseria sp., as B cell infection with all commensal Neisseria species examined induced innate B cell responses. Curiously, meningococcal strains avoid inducing the innate B cell responses, making it enticing to hypothesize that its avoidance of such an ancient immune response may contribute to its ability to cause disease in humans. Finally, I tested whether gonococcal Opa protein binding to CEACAM1 affects primary human B cell activation, and show that no inhibition was observed. This absence of co-inhibitory function of neisserial-bound CEACAM1 may reflect inherent differences between distinctive cell types. Combined, the results in this thesis contribute new insight regarding the poorly characterized human IgM memory B cells, as well as to the function of CEACAM1 in lymphocytes.