4-Thiouracil ถูกใช้ในชีววิทยาโมเลกุลสำหรับการติดฉลากและติดตาม RNA เนื่องจากสามารถแทรกเข้าไปใน RNA ระหว่างการถอดรหัส (transcription) แทนที่ยูราซิล ทำให้เกิดการติดฉลาก RNA ที่สังเคราะห์ใหม่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ สามารถควบคุมการไขว้ขวางด้วยรังสี UV ซึ่งช่วยให้นักวิจัยศึกษาการเคลื่อนไหว การประมวลผล และปฏิสัมพันธ์ของ RNA ในเซลล์ที่มีชีวิต รวมถึงการใช้ในโพรบ photoreactive สำหรับศึกษาปฏิสัมพันธ์ระหว่าง RNA-โปรตีน

คุณสมบัติ photoactivatable ของสารนี้มีคุณค่าต่อการศึกษาการทำงานของ RNA แบบ time-resolved นอกจากนี้ ยังใช้ในการตรวจจับผ่านเทคนิคเช่น การดูดกลืนแสง UV หรือการเรืองแสง เพื่อศึกษาการสลายตัวหรือการเคลื่อนที่ของ RNA ในเซลล์ ในงานวิจัยชีววิทยาเชิงระบบ ช่วยให้เข้าใจการควบคุมการแสดงออกของยีนในสภาวะต่าง ๆ และประยุกต์ใช้ในระบบชีวภาพสังเคราะห์เพื่อควบคุมกิจกรรมของ RNA อย่างแม่นยำ