Unter Isopeptidbindungen versteht man Peptidbindungen zwischen den Seitenketten basischer und saurer Aminosäuren in einem Peptid oder Protein.
Die Primärstruktur eines Proteins wird bekanntlich durch Peptidbindungen zusammengehalten. Sauere Aminosäuren wie Glutaminsäure oder Asparaginsäure haben eine COOH-Gruppe in der Seitenkette, basische Aminosäuren wie Lysin oder Arginin eine Aminogruppe. Zwischen den Seitenketten-COOH-Gruppen und den Seitenketten-NH2-Gruppen können sich ebenfalls Peptidbindungen bilden. Diese Isopeptidbindungen haben eine ähnliche Funktion in einem Protein wie die Disulfidbrücken, die ja ebenfalls kovalente und somit recht starke Querverbindungen in einem Protein darstellen.
Nicht zu verwechseln sind die Isopeptidbindungen mit den ionischen Bindungen zwischen den negativ geladenen COO--Gruppen und den positiv geladenen NH3+-Gruppen der Seitenketten saurer bzw. basischer Aminosäuren. Auch diese Bindungen halten die Tertiärstruktur eines Proteins zusammen, sind aber nicht so stark wie die kovalenten Isopeptidbindungen.