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氧是生命活动的基本物质之一，机体氧利用问题是关乎生命健康与否的重要科学命题。脑红蛋白（NGB）和胞红蛋白（CGB）为新近发现的两种携氧珠蛋白，其中脑红蛋白特异分布于神经组织，而胞红蛋白广泛分布于几乎所有组织。二者的发现使人们认识到机体氧利用的复杂性。基于脑红蛋白和胞红蛋白与携氧珠蛋白其他成员如血红蛋白、肌红蛋白相似的血红素结合特征以及可逆结合氧的动力学特征，人们认为脑红蛋白和胞红蛋白可能有助于机体减轻氧化损伤，并提出相应的功能假说，但是目前仍无确凿的证据支持这些假说。考虑到蛋白质功能往往可能是通过与其他蛋白相互作用形成分子网络来发挥，本课题以新发现的分别与脑红蛋白、胞红蛋白的相互作用蛋白为切入点，深入探讨新发现携氧珠蛋白的缺氧保护功能机制。课题分两部分进行。在第一部分中集中于酵母双杂交筛选到的与脑红蛋白相互作用蛋白—谷氨酰脯氨酰tRNA合成酶（EPRS）开展相关研究，首先采用一系列生物化学技术证明NGB与EPRS之间存在相互作用，并基于EPRS的结构和功能，筛选并验证缺氧敏感性的氨基酰tRNA合成酶成员（ARSs），发现组氨酰tRNA合成酶、异亮氨酰tRNA合成酶、谷氨酰胺tRNA合成酶以及辅酶因子P43均对CoCl2模拟的缺氧刺激表现出一定的敏感性，为理解ARS在神经系统缺氧损伤中的作用奠定基础以及为明晰NGB抗缺氧的分子机制提供了一定线索。在第二部分中基于实验室前期采用酵母双杂交筛选到的与CGB相互作用的金属硫蛋白Ⅱ（MT2）开展相关研究。继前期酵母回转实验、细胞荧光共定位实验之后，首先采用免疫共沉淀技术验证CGB与MT2在生理水平存在相互作用，然后基于MT2清除重金属毒性以及自由基的功能，通过一系列PC12细胞氧化损伤模型证实CGB与MT2具有提高细胞抗氧化损伤能力，提出CGB可能通过MT2增加清除体内过剩自由基的能力，实现广泛的抗氧化损伤功能，为进一步探讨CGB的抗缺氧损伤分子机制提供线索。综上所述，本研究揭示了脑红蛋白和胞红蛋白实现缺氧保护功能的部分机制，为临床实践中研发治疗缺氧相关的疾病药物提供了重要参考价值。