L-Thiaproline ถูกใช้หลักๆ ในงานวิจัยทางชีวเคมีในฐานะอนุภาคนาล็อกของโปรลีนเพื่อศึกษากโครงสร้างและการทำงานของโปรตีน มันถูกนำเข้าไปในเปปไทด์และโปรตีนเพื่อตรวจสอบบทบาทของโปรลีนในการพับตัว ความเสถียร และพลวัตการคอนฟอร์เมชัน สารประกอบนี้มีคุณค่าอย่างยิ่งในการศึกษาด้วยสเปกโทรสโกปี NMR และการวิเคราะห์โครงสร้างด้วยรังสีเอ็กซ์ เนื่องจากความสามารถในการเลียนแบบโปรลีนในขณะที่นำเสนอความแตกต่างทางโครงสร้างที่ละเอียดอ่อน นอกจากนี้ L-Thiaproline ยังถูกใช้ในการศึกษาการยับยั้งเอนไซม์เพื่อสำรวจกลไกของเอนไซม์เฉพาะโปรลีน เช่น prolyl hydroxylases และ prolyl isomerases คุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ของมันยังทำให้มีประโยชน์ในการพัฒนายาเพปไทด์ฐานและตัวยับยั้งที่มุ่งเป้าไปยังกระบวนการชีวภาพที่ขึ้นกับโปรลีน