Abstract Major histocompatibility complex (MHC) peptide binding and presentation is the most selective event defining the landscape of T cell epitopes. Consequently, understanding the diversity of MHC alleles in a given population and the parameters that define the set of ligands that can be bound and presented by each of these alleles (the immunopeptidome) has an enormous impact on our capacity to predict and manipulate the potential of protein antigens to elicit functional T cell responses. Liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS) analysis of MHC eluted ligands (EL data) has proven to be a powerful technique for identifying such peptidomes, and methods integrating such data for prediction of antigen presentation have reached a high level of accuracy for both MHC class I and class II. Here, we demonstrate how these techniques and prediction methods can be readily extended to the bovine leukocyte antigen class II DR locus (BoLA-DR). BoLA-DR binding motifs were characterized by EL data derived from cell lines expressing a range of DRB3 alleles prevalent in Holstein-Friesian populations. The model generated (NetBoLAIIpan - available as a web-server at www.cbs.dtu.dk/services/NetBoLAIIpan ) was shown to have unprecedented predictive power to identify known BoLA-DR restricted CD4 epitopes. In summary, the results demonstrate the power of an integrated approach combining advanced MS peptidomics with immunoinformatics for characterization of the BoLA-DR antigen presentation system and provide a novel tool that can be utilised to assist in rational evaluation and selection of bovine CD4 T cell epitopes.

Abstract Mucosal-associated invariant T (MAIT) cells are a population of innate-like T cells that utilise a semi-invariant T cell receptor (TCR) α chain and are restricted by the highly conserved antigen presenting molecule MR1. MR1 presents microbial riboflavin biosynthesis derived metabolites produced by bacteria and fungi. Consistent with their ability to sense ligands derived from bacterial sources, MAIT cells have been associated with the immune response to a variety of bacterial infections, such as Mycobacterium spp ., Salmonella spp. and Escherichia coli . To date, MAIT cells have been studied in humans, non-human primates and mice. However, they have only been putatively identified in cattle by PCR based methods; no phenotypic or functional analyses have been performed. Here, we identified a MAIT cell population in cattle utilising MR1 tetramers and high-throughput TCR sequencing. Phenotypic analysis of cattle MAIT cells revealed features highly analogous to those of MAIT cells in humans and mice, including expression of an orthologous TRAV1-TRAJ33 TCR α chain, an effector memory phenotype irrespective of tissue localisation, and expression of the transcription factors PLZF and EOMES. We determined the frequency of MAIT cells in peripheral blood and multiple tissues, finding that cattle MAIT cells are enriched in mucosal tissues as well as in the mesenteric lymph node. Cattle MAIT cells were responsive to stimulation by 5-OP-RU and riboflavin biosynthesis competent bacteria in vitro . Furthermore, MAIT cells in milk increased in frequency in cows with mastitis. Following challenge with virulent Mycobacterium bovis , a causative agent of bovine tuberculosis and a zoonosis, peripheral blood MAIT cells expressed higher levels of perforin. Thus MAIT cells are implicated in the immune response to two major bacterial infections in cattle. These data suggest that MAIT cells are functionally highly conserved and that cattle are an excellent large animal model to study the role of MAIT cells in important zoonotic infections.

Bovine Tuberculosis (bTB) caused by Mycobacterium bovis is a livestock disease of global economic and public health importance. There are currently no effective vaccines available for livestock and so control relies on animal level surveillance and pasteurisation of dairy products. A new alternative control approach is to exploit the genetic variability of the host; recent studies have demonstrated that breeding Bos taurus cattle for increased resistance to bTB is feasible. The utility of such an approach is still unknown for the Bos indicus cattle population. This study aims to assess genetic variation in bTB resistance and the underlying genomic architecture in Bos indicus breeds in Cameroon. We conducted a cross-sectional study of slaughter cattle in Cameroon and genotyped a sample of 213 cattle. Their genomic diversity was characterised using PCA, hierarchical clustering and admixture analysis. We assessed genetic variation in bTB resistance using heritability analysis and compared quantitative trait loci. Previous studies had found that breed was an important factor in explaining the epidemiology of bTB, with Fulani cattle appearing to be more susceptible than mixed breeds. However, we show that the apparent phenotypic differences in visual appearance between the breeds was not reflected by clear genomic differences. At the genetic level, cattle belonging to different hierarchical genomic clusters differed in their susceptibility to bTB. There was evidence of a genomic association between M. bovis infection status with specific SNPs. We highlight the need to understand the challenges faced by livestock in specific settings both in terms of pathogens and the environment, in addition to their intended purpose and how they fit into a defined management system. It is only at this point livestock keepers can then make informed breeding choices, not only for resistance to disease but also for increasing production.

ABSTRACT Bovine Tuberculosis (bTB) caused by Mycobacterium bovis is a livestock disease of global economic and public health importance. There are currently no effective vaccines available for livestock and so control relies on animal level surveillance and pasteurisation of dairy products. A new alternative control approach is to exploit the genetic variability of the host; recent studies have demonstrated that breeding Bos taurus cattle for increased resistance to bTB is feasible. The utility of such an approach is still unknown for the Bos indicus cattle population. This study aims to assess genetic variation in bTB resistance and the underlying genomic architecture in Bos indicus breeds in Cameroon. We conducted a cross-sectional study of slaughter cattle in Cameroon and genotyped a sample of 213 cattle. Their genomic diversity was characterised using PCA, hierarchical clustering and admixture analysis. We assessed genetic variation in bTB resistance using heritability analysis and compared quantitative trait loci. Previous studies had found that breed was an important factor in explaining the epidemiology of bTB, with Fulani cattle appearing to be more susceptible than mixed breeds. However, we show that the apparent phenotypic differences in visual appearance between the breeds was not reflected by clear genomic differences. At the genetic level, cattle belonging to different hierarchical genomic clusters differed in their susceptibility to bTB. There was evidence of a genomic association between M. bovis infection status with specific SNPs. We highlight the need to understand the challenges faced by livestock in specific settings both in terms of pathogens and the environment, in addition to their intended purpose and how they fit into a defined management system. It is only at this point livestock keepers can then make informed breeding choices, not only for resistance to disease but also for increasing production.

Bovine digital dermatitis remains a widespread endemic disease of dairy cattle worldwide. Footbathing is commonly used as a control measure and has significant economic and environmental impact. There are few studies documenting footbathing practices on dairy farms, or evaluating their suitability for achieving foot disinfection. This study describes footbathing practices on 32 farms observed in the United Kingdom, Ireland, and the Netherlands. We measured solution depth throughout footbathing and observed levels below 7cm on 9/32 farms, which leads to inadequate foot coverage. Solution depth was associated with the number of cow passages, decreasing by 1.2cm for every 100 cow passages.We also describe levels of organic matter content (g/L) throughout footbathing as a proxy for footbath hygiene. Our data indicates that almost half of footbaths (15/32) became contaminated above the 20g/L threshold to which veterinary biocides are tested for efficacy, and that organic matter content is associated with the number of cow passages per liter of footbathing solution provided. A multivariable mixed model predicted that one liter of footbathing solution per cow should be sufficient to prevent excess contamination.As a further measure of hygiene, we tested a subset of footbath samples to quantify the amount of DNA present from the Treponema species which are considered instrumental in the etiology of digital dermatitis. We did not detect Treponema DNA in footbath samples, suggesting they are unlikely to act as infection reservoirs for this disease.Multivariable mixed models including farm identity as a random effect demonstrated that for both change in solution depth and organic matter content the effect of farm-level factors was large. Because of the magnitude of this farm effect, applying model predictions will not translate to adequate solution depth and hygiene on all farms. Our data highlights the importance of footbath auditing on individual farms.