Heparan sulfate proteoglycans contribute to the structural organization of various neurochemical synapses. Depending on the system, their role involves either the core protein or the glycosaminoglycan chains. These linear sugar chains are extensively modified by heparan sulfate modification enzymes, resulting in highly diverse molecules. Specific modifications of glycosaminoglycan chains may thus contribute to a sugar code involved in synapse specificity. Caenorhabditis elegans is particularly useful to address this question because of the low level of genomic redundancy of these enzymes, as opposed to mammals. Here, we systematically mutated the genes encoding heparan sulfate modification enzymes in C. elegans and analyzed their impact on excitatory and inhibitory neuromuscular junctions. Using single chain antibodies that recognize different heparan sulfate modification patterns, we show in vivo that these two heparan sulfate epitopes are carried by the SDN-1 core protein, the unique C. elegans syndecan orthologue, at neuromuscular junctions. Intriguingly, these antibodies differentially bind to excitatory and inhibitory synapses, implying unique heparan sulfate modification patterns at different neuromuscular junctions. Moreover, while most enzymes are individually dispensable for proper organization of neuromuscular junctions, we show that 3-O-sulfation of SDN-1 is required to maintain wild-type levels of the extracellular matrix protein MADD-4/Punctin, a central synaptic organizer that defines the identity of excitatory and inhibitory synaptic domains at the plasma membrane of muscle cells.

中文翻译：

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特定的硫酸乙酰肝素修饰稳定了秀丽隐杆线虫神经肌肉接头处的突触组织者 MADD-4/Pu​​nctin。

硫酸乙酰肝素蛋白聚糖有助于各种神经化学突触的结构组织。根据系统的不同，它们的作用涉及核心蛋白或糖胺聚糖链。这些线性糖链被硫酸乙酰肝素修饰酶广泛修饰，从而产生高度多样化的分子。因此，糖胺聚糖链的特定修饰可能有助于涉及突触特异性的糖代码。与哺乳动物相比，秀丽隐杆线虫对解决这个问题特别有用，因为这些酶的基因组冗余水平较低。在这里，我们系统地突变了秀丽隐杆线虫中编码硫酸乙酰肝素修饰酶的基因，并分析了它们对兴奋性和抑制性神经肌肉接头的影响。使用识别不同硫酸乙酰肝素修饰模式的单链抗体，我们在体内显示这两个硫酸乙酰肝素表位由 SDN-1 核心蛋白（独特的秀丽隐杆线虫 syndecan 直系同源物）在神经肌肉接头处携带。有趣的是，这些抗体不同地结合兴奋性和抑制性突触，暗示不同神经肌肉接头处独特的硫酸乙酰肝素修饰模式。此外，虽然大多数酶对于神经肌肉接头的适当组织都是可有可无的，但我们表明 SDN-1 的 3-O-硫酸化是维持细胞外基质蛋白 MADD-4/Pu​​nctin（一种中枢突触组织者）的野生型水平所必需的这定义了肌肉细胞质膜上兴奋性和抑制性突触结构域的特性。我们在体内表明，这两个硫酸乙酰肝素表位由神经肌肉接头处独特的秀丽隐杆线虫 syndecan 直向同源物 SDN-1 核心蛋白携带。有趣的是，这些抗体不同地结合兴奋性和抑制性突触，暗示不同神经肌肉接头处独特的硫酸乙酰肝素修饰模式。此外，虽然大多数酶对于神经肌肉接头的适当组织都是可有可无的，但我们表明 SDN-1 的 3-O-硫酸化是维持细胞外基质蛋白 MADD-4/Pu​​nctin（一种中枢突触组织者）的野生型水平所必需的这定义了肌肉细胞质膜上兴奋性和抑制性突触结构域的特性。我们在体内表明，这两个硫酸乙酰肝素表位由神经肌肉接头处独特的秀丽隐杆线虫 syndecan 直向同源物 SDN-1 核心蛋白携带。有趣的是，这些抗体不同地结合兴奋性和抑制性突触，暗示不同神经肌肉接头处独特的硫酸乙酰肝素修饰模式。此外，虽然大多数酶对于神经肌肉接头的适当组织都是可有可无的，但我们表明 SDN-1 的 3-O-硫酸化是维持细胞外基质蛋白 MADD-4/Pu​​nctin（一种中枢突触组织者）的野生型水平所必需的这定义了肌肉细胞质膜上兴奋性和抑制性突触结构域的特性。线虫 syndecan orthologue，在神经肌肉接头处。有趣的是，这些抗体不同地结合兴奋性和抑制性突触，暗示不同神经肌肉接头处独特的硫酸乙酰肝素修饰模式。此外，虽然大多数酶对于神经肌肉接头的适当组织都是可有可无的，但我们表明 SDN-1 的 3-O-硫酸化是维持细胞外基质蛋白 MADD-4/Pu​​nctin（一种中枢突触组织者）的野生型水平所必需的这定义了肌肉细胞质膜上兴奋性和抑制性突触结构域的特性。线虫 syndecan orthologue，在神经肌肉接头处。有趣的是，这些抗体不同地结合兴奋性和抑制性突触，暗示不同神经肌肉接头处独特的硫酸乙酰肝素修饰模式。此外，虽然大多数酶对于神经肌肉接头的适当组织都是可有可无的，但我们表明 SDN-1 的 3-O-硫酸化是维持细胞外基质蛋白 MADD-4/Pu​​nctin（一种中枢突触组织者）的野生型水平所必需的这定义了肌肉细胞质膜上兴奋性和抑制性突触结构域的特性。