Hemosyaniinit ovat hengitysproteiineja, joita käytetään hapen kuljettamiseen nilviäisissä ja äyriäisissä sekä joissakin hyönteisissä. Ne ovat toiminnaltaan samankaltaisia kuin selkärankaisten veressä oleva hemoglobiini. Sekä hemoglobiini että hemosyaniinit ovat metalloproteiineja tai proteiineja, jotka sisältävät metalli -ionin, mutta hemosyaniinit sisältävät kuparia eikä rautaa eivätkä ole sitoutuneet verisoluihin. Sen sijaan ne kelluvat vapaasti hemolymfissä, äyriäisten ja nilviäisten verenkierrossa. Näiden proteiinien terapeuttisia hyötyjä on tutkittu, mukaan lukien käyttö mahdollisena syövän hoitona.
Monet organismit käyttävät hemosyaniineja hapen kuljettamiseen. Erityisesti nilviäiset, selkärangattomien ryhmä, johon kuuluvat simpukat, limpets, etanat, kalmaarit ja niihin liittyvät lajit, luottavat niihin. Hevosenkengän rapuja, hummereita, rapuja ja muita niveljalkaisia käytetään myös näitä proteiineja, samoin kuin tietyt hyönteiset.
Äyriäisille ja nilviäisille, jotka elävät kylmässä, vähähappisessa vesiympäristössä, hemosyaniinit ovat tehokkaampia kuin hemoglobiini hapenkuljetusmenetelmänä. Vapaasti kelluvana proteiinina hemosyaniini voi esiintyä tiheämmin hemolymfissä kuin hemoglobiini, joka on sisällytettävä soluihin. Lisääntynyt hengitysproteiinien tiheys antaa organismille mahdollisuuden “kerätä” enemmän happea, mikä on hyödyllistä vähähappisessa ympäristössä.
Haittana on suuri hemosyaniinipitoisuus hemolymfassa, koska se lisää hengitysnesteen viskositeettia, mikä vaikeuttaa organismin kiertämistä nesteen ympärillä. Tästä syystä hemosyaniini on edullisin eliöille, jotka kuluttavat vähemmän energiaa liikkumiseen, kuten hitaasti liikkuville hevosenkengänrapuille ja nilviäisille. Maanpäällisissä olosuhteissa, joissa on erilaisia ympäristöolosuhteita, hemoglobiini on tehokkaampi hapensiirtoproteiini. Harvat hyönteiset, joilla on hemosyaniineja, säilyttävät ne enemmän esi -isien ominaisuutena – evoluution pidätyksenä aiemmista ajoista – kuin toiminnallisena etuna.
Hemosyaniinimetalloproteiini koostuu kemiallisesti kahdesta kupariatomista, jotka on sidottu kaksiatomisiin happimolekyyleihin – molekyyliin, joka sisältää kaksi happiatomia. Kun kupari sitoutuu happiin kuljettaakseen sitä koko hemolymfan, se hapettuu ja muuttaa väriä ja muuttuu siniseksi. Tämä värin muutos selittää sinertävän violetin värin, joka voidaan havaita joillakin rapuja ja hummereita.
Tutkimukset ovat osoittaneet, että tiettyjen nilviäisten hemosyaniineilla voi olla lääketieteellisiä sovelluksia. Concholepas concholepas -hemolymfi, joka tunnetaan myös nimellä Chilen abalone, sisältää hengitysproteiineja, joiden on osoitettu vähentävän virtsarakon kasvaimia hiirillä. Avaimenreikäkalvo, Megathura crenulata, tarjoaa avaimenreikäkalvon hemosyaniinia (KLH), joka puhdistetaan käytettäväksi biotekniikassa. Erityisesti KLH: ta käytetään vasta -aineiden kantajaproteiinina. Se voi olla hyödyllinen myös syöpärokotteiden osana.