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.

Piroplasmosis is caused by tick-borne haemoprotozoa of the genera Theileria and Babesia. These parasitic infections can cause serious impact on the health of livestock and production. Multiple piroplasm species can infect a single host, but reliable molecular diagnostic tools are needed with which to understand the composition of these complex parasite communities. Theileria and Babesia vary in their epidemiology, drug sensitivity, pathogenicity and interaction of co-infecting species but are similar in the animals become persistent carriers after recovery from primary infection acting as reservoir hosts. Here we describe for the first time the use of a deep amplicon sequencing platform to identify proportions of piroplasm species in co-infecting communities and develop the concept of a haemoprotobiome. First, four phenotypically-verified species of Theileria and Babesia were used to prepare mock pools with random amounts of the parasites and amplified with four different numbers of PCR cycles to assess sequence representation of each species. Second we evaluated the detection threshold of the deep amplicon sequencing assay for each of the four species and to assess the accuracy of proportional quantification of all four species. Finally we applied the assay to the field samples to afford insight of the species composition of piroplasm communities in small and large ruminants in the Punjab province of Pakistan. The haemoprotobiome concept has several potential applications in veterinary and human research including understanding of responses to drug treatment parasite epidemiology and ecology species interactions during mixed infections and parasite control strategies.

The present study was designed to improve understanding of Theileria annulata in sympatric water buffalo and cattle in the Punjab province of Pakistan. The prevalence of tropical theileriosis is high, buparvaquone resistance is widespread, and vaccine protection is poor in the field. Better understanding is, therefore, needed of the factors that influence the genetics of T. annulata populations both within its hosts and in its overall populations. Here we utilise a panel of six satellites and a mitochondrial cytochrome b marker to explore the multiplicity of T. annulata infection and patterns of emergence and spread of different parasite genotypes. Parasite materials were collected from infected animals in defined regions, where water buffalo and cattle are kept together. Our results show that T. annulata is genetically more diverse in cattle- than in water buffalo-derived populations (the mean numbers of unique satellite alleles were 13.3 and 1.8 and numbers of unique cytochrome b locus alleles were 65 and 27 in cattle- and water buffalo-derived populations, respectively). The data show a high level of genetic diversity among the individual host-derived populations (the overall heterozygosity (He) indices were 0.912 and 0.931 in cattle, and 0.874 and 0.861 in buffalo, based on satellite and cytochrome b loci, respectively). When considered in the context of high parasite transmission rates and frequent animal movements between different regions, the predominance of multiple T. annulata genotypes, with multiple introductions of infection in the hosts from which the parasite populations were derived, may have practical implications for the spread of parasite genetic adaptations; such as those conferring vaccine cross-protection against different strains affecting cattle and buffalo, or resistance to antiprotozoal drugs.