以前是通過細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數種PBPs的活性中心，結果顯示細菌PBP活性中心常是絲氨酸，β-內酰胺類抗生素正是通過其β-內酰胺環中的羧基和細菌相應的PBPs的絲氨酸的羥基共價結合成絲氨酸酯起作用。另外也有研究表明可能存在半胱氨酸-巰基為活性中心的羧肽酶。后來又有人聯合液相色譜法和納電噴霧法來鑒定PBP活性中心絲氨酸，在體外作β內酰胺類抗生素和重組PBP的共價結合，乙酰化的肽被分離以及用胰島素作進一步的消化。消化后的肽納-電噴霧法測序顯示青霉素是和PBP2a403位絲氨酸結合在一起的。研究表明低分子質量的PBPs和A類β-內酰胺酶有相似的二級結構空間排布，均是雙結構域的蛋白，一個是全α-型結構，另一個是核心由5個β-片層外加兩面都有的α-螺旋組成的結構。它們還有相似的三級結構，并且在三級結構中相同的關鍵位置至少有三個盒，包括Ser-Xaa-Xaa-Lys盒，位于一級結構-60～80處產生于全α-型結構的一個螺旋的氨基酸末端，這樣一來繞過一個螺旋之后賴氨酸殘基側鏈又重新回到活性中心區域；Lys-Thr-Gly/His-Thr-Gly盒，位于羧基末端的上游-60～70處產生于5個β-片層最里面的一個，組氨酸咪唑環或賴氨酸ε-氨基酸也指向活性中心，因此組成了活性中心的另一邊；最后一個，大概位于一級結構的中部(更接近羧基末端)，有帶陰性電荷的殘基，Asp225/Glu150/Glu166，產生于連接兩個螺旋的環上，構成活性中心的入口。也有研究認為PBPs青霉素結合區包括此3個保守序列:含氨基酸活化位點的SerXxxXxxLys(SXXK盒)、SerXxxAsn(SXN盒)、LysThr/SerGly(KT/SG盒)。現在人們用分子動力學模擬，量子力學及X-射線衍射等方法進一步研究了PBPs的晶體結構，活性位點的氨基酸序列及抗生素與PBPs具體酰化步驟。
目前已搞清楚MRSA的PBP2a晶體結構是由三部分組成:
①N-末端跨膜區；
②糖基轉移酶區；
③轉肽酶區，含β-內酰胺類抗生素作用位點。
如果這些保守序列或相鄰的氨基酸被替代，β內酰胺類抗生素不能有效地與PBPs結合而導致耐藥。