分子伴侶不僅是胞內蛋白折疊、組裝與轉運的幫助蛋白，更令人驚奇的是它還可以成為感染性疾病中的免疫優勢抗原（immunodominant antigens），激發宿主體內的體液免疫反應和T細胞介導的細胞免疫反應，證實在細菌或寄生蟲感染中具有免疫保護作用（Minowanda 1995,Young 1992）。這說明分子伴侶有可能用作疫苗，來抵抗微生物的感染，并用來治療腫瘤和自身免疫疾病（Suto 1995）。用一個96Ku的腫瘤相關分子伴侶免疫腫瘤病人，已進入一期臨床實驗（Edgington 1995）。動物疾病模型中的胰島素依賴型糖尿病、風濕病等可被分子伴侶cpn60抑制，可能是cpn60-反應性T淋巴細胞起了作用。某些情況下，分子伴侶如cpn10中的妊娠早期因子（early pregnancy factors,EPF）具有免疫抑制作用，因而具有安胎、防止習慣性流產等治療價值（Cavanagh 1994）。生理情況下，誘導熱休克蛋白Hsp70等的過度表達，能使機體具有更高的缺血耐受能力，減少急性成人呼吸窘迫癥造成的器官損害（Currie 1993）。眼球晶狀體中的（-晶體蛋白（（-crystallin）可以防止其他晶體蛋白的聚集和濁化，因而能夠防治白內障（Graw 1997）。隨著年齡的增長和受紫外線照射累加效應的影響，可導致（-晶體蛋白的分子伴侶活性減弱，這常常是老年性白內障的病因之一。而有些藥物如阿斯匹林、indomethacin等也能介導產生熱休克反應。