增加了胶原蛋白中三螺旋结构的稳定性。 最初被提出的说法是，由于水分子形成的氢键网络连接了脯氨酰羟基与主链羰基基团，而维持了稳定性。 之后被指出，稳定性的增加，主要是借由立体电子效应和羟脯氨酸残基的水合所提供的额外稳定性。 除了胶原蛋白以外，在哺乳动物的弹性蛋白和 Argonaute 2 中也具有与胶原蛋白相似的结构区域，其中也含有羟基脯氨酸。 有些蜗牛毒素，芋螺毒素，也含有羟脯氨酸，但是并无与胶原蛋白相似的序列存在。脯氨酸的羟基化作用已经被证实了，会促使缺氧诱导因子（HIF）中的α次单元（HIF-1α）