A caracterização da variabilidade genética intra-hospedeiro do vírus da dengue (DENV) é fundamental para a compreensão de sua evolução e dinâmica populacional no contexto atual como um importante patógeno viral humano. A diversidade viral acumulada em hospedeiros infectados influencia diretamente em outros aspectos como patogênese, transmissão e imunidade do hospedeiro. Contudo, apesar de existirem vários estudos sobre a diversidade genética intra-hospedeiro em dengue, nenhum tem sido relatado para DENV-4 até o presente momento. O ressurgimento e disseminação desse sorotipo foi associado com a sua co-circulação e o substituição dos sorotipos 1, 2 e 3 durante os recentes surtos no município do Guarujá-SP. Com base neste quadro epidemiológico, este estudo visou identificar a variação genética intra-hospedeiro do DENV-4 em amostras coletadas durante o surto de 2013, utilizando tecnologias de sequenciamento de nova geração. Portanto, nós caracterizamos a variabilidade genética de DENV-4 em diferentes níveis e as forcas evolutivas que afetam essa diversidade. Em adição, foram explorados os principais eventos na transmissão das variantes de DENV-4 identificadas. Nossos resultados revelaram uma baixa diversidade genética intra-hospedeiro para DENV-4. No entanto, mutação e pressões seletivas foram mecanismos importantes na variabilidade genética do vírus. A nível populacional, as variantes estão sujeitas á seleção natural negativa, não obstante identificamos seleção positiva atuando sob sítios específicos. Nenhuma evidência de recombinação foi detectada. Além disso, contra-intuitivamente, variantes de baixa frequência estão sendo transmitidas e contribuindo para diversidade genética do DENV-4 circulando em Guarujá. Nossos resultados fornecem novas evidências potencialmente úteis para futuros trabalhos focados em infecções mistas, escape imunológico, assim como o espalhamento e diversificação viral. / Characterizing intra-host genetic variability in dengue virus (DENV) virus is paramount for understanding its evolution and population dynamics in the context of its current status as a major human viral pathogen. The extent to which viral diversity accrues in infected host influences aspects such as pathogenesis, transmission, and host immunity. Although there are several studies about intra-host genetic diversity in dengue, so far nothing has been revealed about DENV-4. In the Guarujá municipality in the State of São Paulo, the reemergence and spread of this serotype was associated with its co-circulation and the displacement of serotypes 1, 2 and 3 during recent outbreaks. Based on this epidemiological framework, we seek to identify the intra-host genetic variation of DENV-4 strains from samples collected during the 2013 outbreak by using deep sequencing technologies. We characterized the genetic variability of DENV-4 at different levels, and the forces shaping this diversity. Likewise, we explored major transmission events among DENV-4 variants. Our results revealed a low intra-host genetic diversity for DENV-4. However, we found selective and mutational pressures contributing to genetic diversity, while recombination did not seem play an important role. We further identified purifying selection at population level but sites subject to potential diversifying selection. Additionally, we observed low frequency haplotypes being transmitted among hosts and contributing to the viral diversity of DENV-4 circulating in Guarujá. Our findings provide preliminary insights for future studies in mixed infections, drug resistance, virus variant spread and immune scape. This study is the first effort to investigate the intra-host diversity of DENV-4.

A caracterização da variabilidade genética intra-hospedeiro do vírus da dengue (DENV) é fundamental para a compreensão de sua evolução e dinâmica populacional no contexto atual como um importante patógeno viral humano. A diversidade viral acumulada em hospedeiros infectados influencia diretamente em outros aspectos como patogênese, transmissão e imunidade do hospedeiro. Contudo, apesar de existirem vários estudos sobre a diversidade genética intra-hospedeiro em dengue, nenhum tem sido relatado para DENV-4 até o presente momento. O ressurgimento e disseminação desse sorotipo foi associado com a sua co-circulação e o substituição dos sorotipos 1, 2 e 3 durante os recentes surtos no município do Guarujá-SP. Com base neste quadro epidemiológico, este estudo visou identificar a variação genética intra-hospedeiro do DENV-4 em amostras coletadas durante o surto de 2013, utilizando tecnologias de sequenciamento de nova geração. Portanto, nós caracterizamos a variabilidade genética de DENV-4 em diferentes níveis e as forcas evolutivas que afetam essa diversidade. Em adição, foram explorados os principais eventos na transmissão das variantes de DENV-4 identificadas. Nossos resultados revelaram uma baixa diversidade genética intra-hospedeiro para DENV-4. No entanto, mutação e pressões seletivas foram mecanismos importantes na variabilidade genética do vírus. A nível populacional, as variantes estão sujeitas á seleção natural negativa, não obstante identificamos seleção positiva atuando sob sítios específicos. Nenhuma evidência de recombinação foi detectada. Além disso, contra-intuitivamente, variantes de baixa frequência estão sendo transmitidas e contribuindo para diversidade genética do DENV-4 circulando em Guarujá. Nossos resultados fornecem novas evidências potencialmente úteis para futuros trabalhos focados em infecções mistas, escape imunológico, assim como o espalhamento e diversificação viral. / Characterizing intra-host genetic variability in dengue virus (DENV) virus is paramount for understanding its evolution and population dynamics in the context of its current status as a major human viral pathogen. The extent to which viral diversity accrues in infected host influences aspects such as pathogenesis, transmission, and host immunity. Although there are several studies about intra-host genetic diversity in dengue, so far nothing has been revealed about DENV-4. In the Guarujá municipality in the State of São Paulo, the reemergence and spread of this serotype was associated with its co-circulation and the displacement of serotypes 1, 2 and 3 during recent outbreaks. Based on this epidemiological framework, we seek to identify the intra-host genetic variation of DENV-4 strains from samples collected during the 2013 outbreak by using deep sequencing technologies. We characterized the genetic variability of DENV-4 at different levels, and the forces shaping this diversity. Likewise, we explored major transmission events among DENV-4 variants. Our results revealed a low intra-host genetic diversity for DENV-4. However, we found selective and mutational pressures contributing to genetic diversity, while recombination did not seem play an important role. We further identified purifying selection at population level but sites subject to potential diversifying selection. Additionally, we observed low frequency haplotypes being transmitted among hosts and contributing to the viral diversity of DENV-4 circulating in Guarujá. Our findings provide preliminary insights for future studies in mixed infections, drug resistance, virus variant spread and immune scape. This study is the first effort to investigate the intra-host diversity of DENV-4.