Screening of Genes Co-Associated with Sudden Infant Death Syndrome and Infectious Sudden Death in Infancy and Bioinformatics Analysis of Their Regulatory Networks

doi:10.12116/j.issn.1004-5619.2022.420803

Abstract

Abstract:

Objective The common differentially expressed mRNAs in brain, heart and liver tissues of deceased sudden infant death syndrome （SIDS） and infectious sudden death in infancy （ISDI） confirmed by autopsy was screened by bioinformatics to explore the common molecular markers and pathogenesis of SIDS and ISDI. Methods The datasets of GSE70422 and GSE136992 were downloaded, the limma of R software was used to screen differentially expressed mRNA in different tissue samples of SIDS and ISDI decedents for overlapping analysis. The clusterProfiler of R software was used to conduct gene ontology （GO） and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes （KEGG） enrichment analysis. The protein-protein interaction （PPI） network was constructed by STRING database, while the hub gene was screened by cytoHubba plug-in. Results Compared with the control group, there were 19 significant differentially expressed genes in the tissue samples of SIDS and ISDI decedents, among which 16 in the heart tissue and 3 in the liver tissue, and the astrotactin 1 （ASTN1） gene expression difference in the heart tissue was most significant. The PPI network identified Ras homolog family member A （RHOA）, integrin subunit alpha 1 （ITGA1）, and H2B clustered histone 5 （H2BC5） were hub genes. The analysis of GO and KEGG showed that differentially expressed genes were enriched in the molecular pathways of actin cytoskeleton regulation, focal adhesion and response to mycophenolic acid. Conclusion ASTN1, RHOA and ITGA1 may participate in the development of SIDS and ISDI. The enrichment of differentially expressed genes in immune and inflammatory pathways suggests a common molecular regulatory mechanism between SIDS and ISDI. These findings are expected to provide new biomarkers for molecular anatomy and forensic identification of SIDS and ISDI.

Key words: forensic pathology, bioinformatics, sudden infant death syndrome, infectious sudden death in infancy, differential gene expression, gene set enrichment analysis, pathogenesis

CLC Number:

Yu-xin SUN, Xiao-juan GONG, Xiu-li HAO, Yu-xin TIAN, Yi-ming CHEN, Bao ZHANG, Chun-xia YAN. Screening of Genes Co-Associated with Sudden Infant Death Syndrome and Infectious Sudden Death in Infancy and Bioinformatics Analysis of Their Regulatory Networks[J]. Journal of Forensic Medicine, 2023, 39(5): 433-440.

Figures/Tables 7

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组织	SIDS		ISDI
组织	上调基因	下调基因	上调基因	下调基因
脑	116	84	161	178
心脏	424	634	361	437
肝	235	362	176	293

组织	SIDS		ISDI
组织	上调基因	下调基因	上调基因	下调基因
脑	116	84	161	178
心脏	424	634	361	437
肝	235	362	176	293

基因	组织	Log₂FC		P值
基因	组织	SIDS	ISDI	SIDS	ISDI
C9orf40	心脏	-3.365 2	-2.166 7	2.47×10^-4	9.98×10^-3
RDH10	心脏	-3.683 5	-2.697 5	5.47×10^-4	7.93×10^-3
*ASTN1*	心脏	-4.185 8	-3.815 6	5.98×10^-4	5.45×10^-4
*H2AC6*	心脏	-4.027 1	-3.810 5	6.55×10^-4	1.07×10^-3
*NCDN*	心脏	-4.901 4	-3.672 7	1.33×10^-3	4.67×10^-3
NME5	心脏	-2.750 0	-3.063 3	1.76×10^-3	5.16×10^-4
SI	心脏	3.333 3	2.388 9	1.84×10^-3	9.14×10^-3
ZNF815	心脏	2.516 7	2.701 9	2.58×10^-3	2.70×10^-3
GLYCTK	心脏	-2.825 7	-2.754 5	2.62×10^-3	4.29×10^-4
HAUS5	心脏	-3.145 5	-2.569 2	4.37×10^-3	6.38×10^-3
KIAA0090	心脏	-3.190 9	-2.642 9	5.03×10^-3	6.19×10^-3
SRPK3	心脏	-3.940 3	-3.874 5	5.13×10^-3	9.45×10^-4
LOC645993	心脏	3.007 7	3.225 4	6.33×10^-3	2.16×10^-3
SMARCA5	心脏	-2.852 5	-3.492 4	6.56×10^-3	2.45×10^-3
FAM116A	心脏	-2.196 9	-1.986 0	8.96×10^-3	9.54×10^-3
GRM1	心脏	-2.324 5	-2.591 3	9.49×10^-3	9.29×10^-4
*KLF4*	肝	-2.543 5	-2.137 9	1.02×10^-3	3.93×10^-3
C17orf65	肝	-3.792 0	-2.654 9	1.60×10^-3	5.89×10^-3
ITPRIP	肝	-3.334 7	-2.295 0	4.54×10^-3	9.50×10^-3

基因	组织	Log₂FC		P值
基因	组织	SIDS	ISDI	SIDS	ISDI
C9orf40	心脏	-3.365 2	-2.166 7	2.47×10^-4	9.98×10^-3
RDH10	心脏	-3.683 5	-2.697 5	5.47×10^-4	7.93×10^-3
*ASTN1*	心脏	-4.185 8	-3.815 6	5.98×10^-4	5.45×10^-4
*H2AC6*	心脏	-4.027 1	-3.810 5	6.55×10^-4	1.07×10^-3
*NCDN*	心脏	-4.901 4	-3.672 7	1.33×10^-3	4.67×10^-3
NME5	心脏	-2.750 0	-3.063 3	1.76×10^-3	5.16×10^-4
SI	心脏	3.333 3	2.388 9	1.84×10^-3	9.14×10^-3
ZNF815	心脏	2.516 7	2.701 9	2.58×10^-3	2.70×10^-3
GLYCTK	心脏	-2.825 7	-2.754 5	2.62×10^-3	4.29×10^-4
HAUS5	心脏	-3.145 5	-2.569 2	4.37×10^-3	6.38×10^-3
KIAA0090	心脏	-3.190 9	-2.642 9	5.03×10^-3	6.19×10^-3
SRPK3	心脏	-3.940 3	-3.874 5	5.13×10^-3	9.45×10^-4
LOC645993	心脏	3.007 7	3.225 4	6.33×10^-3	2.16×10^-3
SMARCA5	心脏	-2.852 5	-3.492 4	6.56×10^-3	2.45×10^-3
FAM116A	心脏	-2.196 9	-1.986 0	8.96×10^-3	9.54×10^-3
GRM1	心脏	-2.324 5	-2.591 3	9.49×10^-3	9.29×10^-4
*KLF4*	肝	-2.543 5	-2.137 9	1.02×10^-3	3.93×10^-3
C17orf65	肝	-3.792 0	-2.654 9	1.60×10^-3	5.89×10^-3
ITPRIP	肝	-3.334 7	-2.295 0	4.54×10^-3	9.50×10^-3

排名	Betweenness		Degree		Closeness		EPC		MNC
排名	基因	评分	基因	评分	基因	评分	基因	评分	基因	评分
1	*ITGA1*	24	*RHOA*	4	*RHOA*	5.2	*RHOA*	3.1	*RHOA*	2
2	*RHOA*	22	*H2BC5*	3	*ITGA1*	5	*ITGA1*	3.1	*H2BC5*	2
3	PAK2	22	*ITGA1*	3	PAK2	4.7	PAK2	2.8	*ITGA1*	2
4	*H2BC5*	8	PAK2	3	FN1	4.2	FN1	2.7	HIST1H2AE	2
5	HIST1H2AC	6	HIST1H2AE	2	*H2BC5*	3.5	*H2BC5*	2.5	H2AFY	2