Tyreoglobuliini eli tyroglobuliini (TG) on 132 tyrosiinimolekyylistä ja noin 40-kertaisesta määrästä muita aminohappoja muodostunut proteiini, jota esiintyy elimistössä ainoastaan kilpirauhasessa. Tyreoglobuliini toimii kilpirauhashormonien, tyroksiinin ja trijodityroniinin, varastona ja lähtöaineena.
Kilpirauhasen follikulaarisolut syntetisoivat tyreoglobuliinin, joka kuljetetaan ulos solusta kilpirauhasfollikkeliin. Siihen liitetään jodia. Tätä reaktiota katalysoi tyroperoksidaasi, joka muuttaa jodidi-ionit jodiatomeiksi vetyperoksidin avulla ja liittää ne tyrosiinitähteisiin.
Kun kilpirauhashormoneja tarvitaan verenkierrossa, siirretään tyreoglobuliini takaisin kilpirauhasen soluihin endosytoosilla. Solussa endosomi fuusioituu lysosomin kanssa ja lysosomaaliset entsyymit pilkkovat tyroglobuliinista tyroksiini- ja trijodityroniinmolekyylejä, jotka siirtyvät verenkiertoon.
Kolloidiin varastoituneet tyreoglobuliinit kattavat muutaman kuukauden kilpirauhashormonien tarpeen.