Hämocyane sind Atmungsproteine, die bei Weich- und Krebstieren sowie bei einigen Insekten zum Sauerstofftransport verwendet werden. Sie sind in ihrer Funktion dem Hämoglobin im Blut von Wirbeltieren analog. Sowohl Hämoglobin als auch Hämocyanine sind Metalloproteine oder Proteine, die ein Metallion enthalten, aber Hämocyanine enthalten eher Kupfer als Eisen und sind nicht an Blutzellen gebunden. Stattdessen schweben sie frei in der Hämolymphe, der Kreislaufflüssigkeit von Krebs- und Weichtieren. Diese Proteine wurden auf ihren therapeutischen Nutzen untersucht, einschließlich der Verwendung als potenzielle Behandlung von Krebs.
Viele Organismen verwenden Hämocyanine für den Sauerstofftransport. Insbesondere Mollusken, eine Gruppe von Wirbellosen, zu denen Muscheln, Napfschnecken, Schnecken, Tintenfische und verwandte Arten gehören, sind auf sie angewiesen. Pfeilschwanzkrebse, Hummer, Krabben und andere Arthropoden nutzen diese Proteine ebenso wie bestimmte Insekten.
Für Krebs- und Weichtiere, die in kalten, sauerstoffarmen Wasserumgebungen leben, sind Hämocyanine als Methode des Sauerstofftransports effizienter als Hämoglobin. Als frei schwebendes Protein kann Hämocyanin in der Hämolymphe in größerer Dichte vorkommen als Hämoglobin, das in Zellen enthalten sein muss. Die erhöhte Dichte an Atmungsproteinen ermöglicht es dem Organismus, mehr Sauerstoff „aufzunehmen“, eine Fähigkeit, die in sauerstoffarmen Umgebungen nützlich ist.
Der Nachteil einer hohen Hämocyaninkonzentration in der Hämolymphe besteht darin, dass sie die Viskosität der Atemflüssigkeit erhöht und es dem Organismus erschwert, die Flüssigkeit im Körper zu zirkulieren. Aus diesem Grund ist Hämocyanin am vorteilhaftesten für Organismen, die weniger Energie für die Bewegung aufwenden, wie sich langsam bewegende Pfeilschwanzkrebse und Weichtiere. In terrestrischen Umgebungen mit unterschiedlichen Umweltbedingungen ist Hämoglobin das effizientere Sauerstofftransportprotein. Die wenigen Insekten, die Hämocyane haben, behalten sie mehr als ein Merkmal der Vorfahren – ein evolutionäres Überbleibsel aus früheren Zeiten – denn als funktionellen Vorteil.
Das Hämocyanin-Metalloprotein besteht chemisch aus zwei Kupferatomen, die an ein zweiatomiges Sauerstoffmolekül gebunden sind – ein Molekül, das zwei Sauerstoffatome enthält. Wenn sich das Kupfer an den Sauerstoff bindet, um es durch die Hämolymphe zu transportieren, wird es mit Sauerstoff angereichert und ändert seine Farbe und wird blau. Diese Farbänderung erklärt die bläulich-violette Färbung, die bei einigen Krabben und Hummern beobachtet werden kann.
Die Forschung hat gezeigt, dass die Hämocyanine bestimmter Mollusken medizinische Anwendungen haben können. Die Hämolymphe von Concholepas concholepas, auch bekannt als chilenische Abalone, enthält respiratorische Proteine, die nachweislich Blasentumore bei Mäusen reduzieren. Die Schlüsselloch-Napfschnecke, Megathura crenulata, liefert das Hämocyanin der Schlüsselloch-Napfschnecke (KLH), das für die Verwendung in der Biotechnologie gereinigt wird. Insbesondere wird KLH als Trägerprotein für Antikörper verwendet. Es kann auch als Bestandteil von Krebsimpfstoffen nützlich sein.