在大肠杆菌中易表达，而且非常稳定，因此，氯霉素乙酰转移酶可被改造成检测氯霉素的理想工具酶。不同种类的抗性细菌可以产生不同种类的氯霉素乙酰转移酶，其中以CATⅠ，Ⅱ，Ⅲ研究的最多，这三者中又以CATⅠ对底物的亲合性为最高。
细菌的氯霉素抗性和CAT有着直接的关系。当含有CAT的细菌暴露于氯霉素时，可以使氯霉素乙酰化而失活。
最早对CAT结构的研究主要使用的是CATⅠ和CATⅢ的杂聚体，CAⅠ和CA’F1nⅡ亚基的分子量分别是25688和24965道尔顿，而CATⅢ的沉降平衡数据显示其分子量为70500道尔顿，这证明CATⅢ是一个三聚体（αβ2和α2β）的结构。
在CATⅢ三聚体中，每一亚基六条链的β片层结构延伸通过亚基交界面从而把每个亚基联系起来，确切地说是通过相邻亚基地βH片层结构而联系起来的。在许多寡聚蛋白质中都有类似情况的这种延伸，但只通过一条链的延伸是相对不常见的。这种β片层结构延伸产生了总共8个主链氢键，这可能有利于CATⅢ三聚休结构的稳定性。亚基交界面具有与其他寡聚酶相似的其他特性。在三聚体形成的过程中大约亚基单体总面积的20%被掩埋，被掩埋面积的近似一半由疏水氨基酸组成，8个带电的极性侧链位于交界面，尽管只有其中的一个参与形成亚基内的离子偶。所有溶媒分子包括在交界面中被掩埋的5个被认为提供了重要的有利于稳定的交互作用。
CATⅢl结合氯霉素的结构在1.75埃的分辨率下已经被精确描述。六条平行和反平行的β片层结构构成亚基结构的主干。5个α螺旋包裹在一侧和片层结构的末端形成一种类似有馅但无上面一层的三明治结构。另外N末端以及α3螺旋与βE片层结构之间伸出的环形成了一个小的三链的β片层结构。这种二级结构排列方式在蛋白结构中并不多见，还没有发现其他蛋白具有CATⅢ的这种特殊折叠排列的二级结构。
1、氯霉素结合位点
氯霉素结合与定位在亚基交界面的一个深深的袋子结构中。尽管形成袋子结构的大多数氨基酸位于形成交界面的其中的一个亚基中，在催化中起关键作用的195位的组氨酸却位于另外的一个亚基。氯霉素的苯环与29位亮氨酸，31位半胱氨酸，160亮氨酸，172位异亮氨酸的侧链结合，其二氯基团和105位的丙氨酸，135位的苯丙氨酸，146位的天冬酞胺发生范德华力相互作用。轻基和乙酞胺与水分子形成氢键，这些氢键位于口袋结构极性的一侧。酶与氯霉素之间只有两个氢键相连，一个位于乙酞胺的氧与25位酪氨酸的经基侧链之间，另一个位于氯霉素C3位的经基和195位组氨酸咪哇基的N3之间。距离氯霉素C3位的羟基3.5埃的范围内存在两个水分子。推测当发生乙酞化反应或者CAT与氯霉素或者氯霉素类似物结合时，这些水分子中的一个或者全部会被替换掉。与C1经基相连的三个或以上水分子在产生1乙酰氯霉素时也能被替换掉。