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. Es gibt aber auch die Möglichkeit, Peptidbindungen zwischen nicht benachbarten Aminosäuren zu schaffen:
Saure Aminosäuren wie Glutaminsäure oder Asparaginsäure haben eine Carboxy-Gruppe in der Seitenkette, basische Aminosäuren wie Lysin oder Arginin eine Amino-Gruppe.
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. Auch die verschiedenen Untereinheiten eines größeren Proteins können durch solche Isopeptidbindungen zusammengehalten werden.
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.
Eine wichtige Rolle spielen solche Isopeptidbindungen beispielsweise bei der Bindung des kleinen Proteins Ubiquitin an größere Proteine. Wird ein größeres Protein mit mehreren Ubiquitin-Molekülen markiert, so ist das für die Zelle ein Signal dafür, dass dieses Protein abgebaut werden soll.