以前是通过细菌提取的羧肽酶的青霉素-肽衍生物的氨基酸序列分析弄清了数种PBPs的活性中心，结果显示细菌PBP活性中心常是丝氨酸，β-内酰胺类抗生素正是通过其β-内酰胺环中的羧基和细菌相应的PBPs的丝氨酸的羟基共价结合成丝氨酸酯起作用。另外也有研究表明可能存在半胱氨酸-巯基为活性中心的羧肽酶。后来又有人联合液相色谱法和纳电喷雾法来鉴定PBP活性中心丝氨酸，在体外作β内酰胺类抗生素和重组PBP的共价结合，乙酰化的肽被分离以及用胰岛素作进一步的消化。消化后的肽纳-电喷雾法测序显示青霉素是和PBP2a403位丝氨酸结合在一起的。研究表明低分子质量的PBPs和A类β-内酰胺酶有相似的二级结构空间排布，均是双结构域的蛋白，一个是全α-型结构，另一个是核心由5个β-片层外加两面都有的α-螺旋组成的结构。它们还有相似的三级结构，并且在三级结构中相同的关键位置至少有三个盒，包括Ser-Xaa-Xaa-Lys盒，位于一级结构-60～80处产生于全α-型结构的一个螺旋的氨基酸末端，这样一来绕过一个螺旋之后赖氨酸残基侧链又重新回到活性中心区域；Lys-Thr-Gly/His-Thr-Gly盒，位于羧基末端的上游-60～70处产生于5个β-片层最里面的一个，组氨酸咪唑环或赖氨酸ε-氨基酸也指向活性中心，因此组成了活性中心的另一边；最后一个，大概位于一级结构的中部(更接近羧基末端)，有带阴性电荷的残基，Asp225/Glu150/Glu166，产生于连接两个螺旋的环上，构成活性中心的入口。也有研究认为PBPs青霉素结合区包括此3个保守序列:含氨基酸活化位点的SerXxxXxxLys(SXXK盒)、SerXxxAsn(SXN盒)、LysThr/SerGly(KT/SG盒)。现在人们用分子动力学模拟，量子力学及X-射线衍射等方法进一步研究了PBPs的晶体结构，活性位点的氨基酸序列及抗生素与PBPs具体酰化步骤。
目前已搞清楚MRSA的PBP2a晶体结构是由三部分组成:
①N-末端跨膜区；
②糖基转移酶区；
③转肽酶区，含β-内酰胺类抗生素作用位点。
如果这些保守序列或相邻的氨基酸被替代，β内酰胺类抗生素不能有效地与PBPs结合而导致耐药。
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