Proline heeft veel eigenschappen gemeen met de alifatische groep.
Proline is formeel GEEN aminozuur, maar een iminozuur. Niettemin wordt het een aminozuur genoemd. Het primaire amine op de α-koolstof van glutamaat-halfdehyde vormt een Schiff-basis met het aldehyde, dat vervolgens wordt gereduceerd, waardoor proline ontstaat.
Wanneer proline zich in een peptidebinding bevindt, heeft het geen waterstof op de α-aminogroep, zodat het geen waterstofbinding kan afstaan om een α-helix of een β-blad te stabiliseren. Er wordt vaak ten onrechte gezegd dat proline niet in een α-helix kan bestaan. Wanneer proline in een α helix wordt gevonden, zal de helix een lichte kromming hebben wegens het ontbreken van de waterstofbrug.
Proline wordt vaak gevonden aan het eind van een α-helix of in bochten of lussen. In tegenstelling tot andere aminozuren, die bijna uitsluitend in de trans-vorm in polypeptiden voorkomen, kan proline in de cis-configuratie in peptiden voorkomen. De cis- en trans-vormen zijn bijna iso-energetisch. De cis/trans-isomerisatie kan een belangrijke rol spelen bij de vouwing van eiwitten en zal in dat verband nader worden besproken.
Proline is het enige cyclische aminozuur.