Abstract Neurons communicate with each other through electrochemical transmission at synapses. Microglia, the resident immune cells of the central nervous system, can prune these synapses through a variety of contact-dependent and -independent means. Microglial secretion of active sialidase enzymes upon exposure to inflammatory stimuli is one unexplored mechanism of pruning. Recent work from our lab showed that treatment of neurons with bacterial sialidases disrupts neuronal network connectivity. Here, we find that activated microglia secrete Neuraminidase-3 (Neu3) associated with fusogenic extracellular vesicles. Furthermore, we show Neu3 mediates contact-independent pruning of neurons and subsequent disruption of neuronal networks through neuronal glycocalyx remodeling. We observe that NEU3 is transcriptionally upregulated upon exposure to inflammatory stimuli, and that a genetic knock-out of NEU3 abrogates the sialidase activity of inflammatory microglial secretions. Moreover, we demonstrate that Neu3 is associated with a subpopulation of extracellular vesicles, possibly exosomes, that are secreted by microglia upon inflammatory insult. Finally, we demonstrate that Neu3 is both necessary and sufficient to both desialylate neurons and decrease neuronal network connectivity. These results implicate Neu3 in remodeling of the glycocalyx leading to aberrant network-level activity of neurons, with implications in neuroinflammatory diseases such as Parkinson’s disease and Alzheimer’s disease. Graphical Abstract Neuroinflammation induces secretion of the sialidase Neu3 via extracellular vesicles from microglia that prune neuronal synapses and disrupt neuronal communication.

Foreign epitopes for immune recognition provide the basis of anticancer immunity. Due to the high concentration of extracellular adenosine triphosphate in the tumor microenvironment, we hypothesized that extracellular kinases (ectokinases) could have dysregulated activity and introduce aberrant phosphorylation sites on cell surface proteins. We engineered a cell-tethered version of the extracellular kinase CK2α, demonstrated it was active on cells under tumor-relevant conditions, and profiled its substrate scope using a chemoproteomic workflow. We then demonstrated that mice developed polyreactive antisera in response to syngeneic tumor cells that had been subjected to surface hyperphosphorylation with CK2α. Interestingly, these mice developed B cell and CD4

Summary New epitopes for immune recognition provide the basis of anticancer immunity. Due to the high concentration of extracellular adenosine triphosphate in the tumor microenvironment, we hypothesized that extracellular kinases (ectokinases) could have dysregulated activity and introduce aberrant phosphorylation sites on cell surface proteins. We engineered a cell-tethered version of the extracellular kinase CK2α, demonstrated it was active on cells under tumor-relevant conditions, and profiled its substrate scope using a chemoproteomic workflow. We then demonstrated that mice developed polyreactive antisera in response to syngeneic tumor cells that had been subjected to surface hyperphosphorylation with CK2α. Interestingly, these mice developed B cell and CD4+ T cell responses in response to these antigens but failed to develop a CD8+ T cell response. This work provides a workflow for probing the extracellular phosphoproteome and demonstrates that extracellular phosphoproteins are immunogenic even in a syngeneic system.