The areas of the Mount Aso grasslands in Kumamoto, Japan, are the primary location for the breeding of the Kumamoto strain of Japanese Brown cattle (JBRK). Although Aso limonite, deposited by volcanic ash and magma, has been commonly fed to pregnant JBRK in this area, the mechanisms of its salutary effects on pregnant JBRK have not yet been elucidated. Approximately 100 days before the expected day of calf delivery, seven JBRK (four supplemented with limonite and three controls without limonite) were assigned to this study, from which a buccal swab was collected at the highest rumination every 30 days for 90 days. DNA extracted from these swabs was then analyzed using a 16S rRNA gene amplicon sequence analysis. Statistically significant differences between the two groups were discovered through beta-diversity analysis, though results from alpha-diversity analysis were inconclusive. The microbiota identified were classified into six clusters, and three of the main clusters were core-rumen bacteria, primarily cellulose digestion in cluster 1, oral bacteria in cluster 2, and non-core-rumen bacteria in cluster 3. In the limonite group, core-rumen bacteria decreased while non-core-rumen bacteria increased, suggesting that limonite feeding alters rumen microbiota, particularly activation of non-core-rumen microbiota.

ABSTRACT Bovine leukemia virus (BLV), a retrovirus, causes Enzootic Bovine Leukosis (EBL) in cattle following a latent infection period. The BLV infection results in polyclonal expansion of infected B-lymphocytes and ∼5% of infected cattle develop monoclonal leukosis. Since the clonal expansion of virus-infected cell is a key in the pathogenesis of EBL, assessing the clonality of malignant cells is crucial for both understanding viral pathogenesis, which might be useful for EBL diagnosis. For the investigation of clonality of BLV-infected cells in non-EBL and EBL cattle, two methods were used to evaluate the status of EBL; BLV-DNA-capture-seq method with high sensitivity and specificity and simple and cost-effective Rapid Amplification of Integration Site for BLV (BLV-RAIS) method. We found that the RAIS method efficiently detect expanded clone in EBL tissue sample as BLV-DNA-capture-seq method. Taking advantage of high frequency of BLV-infected cells in blood, we simplified RAIS method and showed that similar to BLV-DNA-capture-seq, this method could reliably provide quantitative value about clonal abundance of BLV-infected cells. Next, we aimed to establish a diagnostic blood test for EBL by using the clonality information. First, we compared clonality of BLV-infected cells in blood with that in tumor tissue in EBL cattle. There was a remarkably similar clonality between blood and tissue in each animal. Furthermore, BLV integration site information clearly showed that the same clone was the most expanded in both blood and tumor tissue, indicating that tumor cells were circulating in blood in the disease cattle. We also analyzed tumor tissue at two independent anatomical regions and found the same clones was most expanded in both regions, supporting the idea that tumor cells are systemically circulating in the diseased cattle. Finally, we compared clonality value between non-EBL and EBL cattle by using BLV-RAIS method and found that there was clear difference between non-EBL and EBL. More importantly, we found that clonality value was low in asymptomatic phase but high in EBL phase in the longitudinal cohort study. These findings have demonstrated that BLV integration site and clonality value are is a useful information to establish diagnostic blood test for EBL. That would contribute to reduction of economic damage caused by EBL and improvement of productivity in cattle industry.

In mammals, various molecules are involved in biochemical interaction between conceptus and endometrium for pregnancy recognition and establishment. In ruminants, interferon tau (IFNT) is the pregnancy recognition factor; however, IFNT alone does not explain corpus luteum maintenance. Although data on factors expressed during implantation has been accumulated, we hypothesized that the conceptus produces additional, uncharacterized molecules during the period of conceptus attachment. This study aimed to identify new conceptus secretory proteins involved in the biochemical interaction between conceptus and endometrium in sheep. We analyzed RNA-sequence data of ovine conceptuses from pregnant animals on days 12, 14, 15, 16, 17, 19, 20, and 21. To identify novel secretory proteins, we focused on highly expressed but uncharacterized genes and performed in silico protein function analysis, identifying genes encoding phospholipase inhibitory proteins expressed on days 14 and 15. Recombinant proteins from these genes were produced and the effects on cultured bovine endometrial epithelial cells (EECs) and stromal cells (STRs) were analyzed by RNA-sequence analysis. Differentially expressed gene (DEG) analysis demonstrated that the recombinant protein treatment upregulated 31 genes and downregulated 4 genes in EECs; is also upregulated 398 genes and downregulated 66 genes in STRs, including implantation-related genes such as ISG15, OAS1X, OAS1Y, PARP9, PARP14, MX1 and PTGS2. Gene set enrichment analysis revealed that DEGs were enriched in several implantation-related pathways, including ISG15 antivirus mechanisms. These results suggest that, in addition to numerous characterized molecules, phospholipase inhibitory protein is a new candidate molecule in enabling biochemical communication between the conceptus and endometrium.

Enzootic bovine leukosis (EBL), although eradicated in some European countries, is still the most common neoplastic disease of cattle, caused by the bovine leukemia virus (BLV). During the progression of EBL, BLV-infected cells clonally expand, and some of which result in tumor onset. The clonality of BLV-infected cells is generally evaluated with NGS or Sanger sequencing. Although these methods clearly distinguish EBL from non-EBL cases, the procedures are complex and not practical for routine veterinary diagnosis. In this study, we developed an amplified fragment length polymorphism (AFLP) analysis for BLV clonality assay (BLV-AFLP). This analysis uses restriction enzyme digestion to amplify the chimeric regions of BLV 3' linear transcribed region (LTR) and host genome through conventional polymerase chain reaction (PCR) and visualizes the results by gel-electrophoresis. The method was established using cattle samples representing different stages of the disease: BLV-uninfected, non-EBL, and EBL cattle. Non-EBL cattle showed smeared bands, indicating polyclonal proliferation, while EBL cattle showed distinct bands, indicating clonal expansion. The results of BLV-AFLP correlated well with those of previously reported methods, suggesting its efficacy in detecting clonal proliferation. The validation using blood samples of non-EBL cattle and tumor samples of EBL cattle confirmed that BLV-AFLP could effectively identify clonal proliferation in EBL samples. Moreover, the emergence of dominant clones in the tumor at later stages was successfully detected before EBL onset in some cattle, highlighting its sensitivity and potential for early detection. Overall, BLV-AFLP is suitable for practical use in the field, improving BLV management strategies and minimizing economic losses.