Bien que la cytoglobine se trouve dans le cytoplasme de la plupart des types cellulaires. Son taux de production révélé par la technique de Northern blot diffère d'un tissu à un autre (voir la photo ci-contre). Cette distribution de l'expression va à l'encontre d'une fonction exclusivement respiratoire attribuée à cette protéine. En effet, selon d'autres études, la cytoglobine se trouve préférentiellement synthétisée dans les cellules du tissu conjonctif (fibroblastes) et de soutien (chondrocytes et ostéoblastes) affirmant l'hypothèse selon laquelle elle serait impliquée dans la synthèse du collagène (protéine de soutien) (3). En effet, il serait concevable que la cytoglobine fournit de l'oxygène pour la prolyl-4-hydroxylase (EC 1.14.11.2) une ferroenzyme clé intervenant dans l'hydroxylation des résidus proline dans la molécule de procollagène (précurseur du collagène).
En conditions d'hypoxie, la synthèse de cytoglobine est stimulée au double d'une manière plus importante dans le cœur que le foie. En effet, cette globine joue le rôle classique qui est, à savoir, le stockage et le transport facilité de l'oxygène vers la chaîne respiratoire dans les mitochondries. La présence de la cytoglobine dans les neurones relève beaucoup de questions sur les fonctions qu'elle pourrait jouer au niveau du système nerveux central. En effet, ce tissu possède déjà une globine spécifique, la neuroglobine. Les auteurs envisagent son rôle potentiel comme donneur d'O pour certaines réactions enzymatiques. entre autres, la synthèse du NO à partir de l'arginine par les NO synthases.