L-4-Hydroxyproline methyl ester hydrochloride ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในการสังเคราะห์เปปไทด์และโปรตีน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการผลิตโครงสร้างคล้ายคอลลาเจน มันทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบสำคัญในการพัฒนาวัสดุชีวภาพสำหรับวิศวกรรมเนื้อเยื่อ ช่วยในการสร้างโครงนั่งร้านที่เลียนแบบเมทริกซ์นอกเซลล์ตามธรรมชาติ สารประกอบนี้ยังถูกใช้ในงานวิจัยเภสัชกรรมสำหรับการออกแบบยาที่มุ่งเป้าไปยังความผิดปกติของเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน เช่น ภาวะไฟโบรซิสและโรคข้ออักเสบ นอกจากนี้ยังมีบทบาทในสูตรเครื่องสำอาง โดยช่วยเพิ่มความยืดหยุ่นและความชุ่มชื้นของผิวหนังผ่านการส่งเสริมการสังเคราะห์คอลลาเจน การประยุกต์ใช้ของมันยังขยายไปถึงการศึกษาทางชีวเคมี ซึ่งใช้ในการตรวจสอบบทบาทของฮายดรอกซิโพรลีนในความเสถียรและการทำงานของโปรตีน