チミジンキナーゼ
生化学研究においてチミジンキナーゼが初めて間接的に利用されたのは、放射性標識チミジンの組み込み、そしてその後の放射能測定またはオートラジオグラフィーによる分裂細胞の特定である。その際には、増殖培地中にトリチウム化チミジンを添加することで利用された。
DNA繊維の分子コーミング(molecular combing)は、出芽酵母Saccharomyces cerevisiaeの染色体構造をモニターするために利用される。この手法によって個々の分子のDNA複製プロファイルを得ることができるが、この手法を用いるためにはチミジンキナーゼを発現する酵母株が必要である(野生型酵母はチミジンキナーゼを発現しない)。そのため、チミジンキナーゼをコードする遺伝子をゲノムに組み込むことが必要となる。
TK2はミトコンドリアDNAの合成のために利用される。TK2をコードする遺伝子の変異はミオパチー型のミトコンドリアDNA枯渇症候群の原因となる。TK2の欠乏は、酸化ストレスによるミトコンドリアTK2のS-グルタチオン化とタンパク質分解を原因とするものである可能性もある。TK1の欠乏を原因とする疾患は知られておらず、おそらくTK1をコードする遺伝子の欠陥は胎生致死となるためである。