Dawne badania zbadały sposób działania proteobiotyków i ich potencjalne korzyści w utrzymaniu proporcji korzystnych bakterii, obniżeniu nierównowagi bakteryjnej i poprawie funkcji jelit, jednakże wszelkie stwierdzenia oparte na badaniach nie zostały ocenione przez Food and Drug Administration, USA.

W przeciwieństwie do innych cząsteczek wytwarzanych przez bakterie probiotyczne, takich jak kwasy organiczne i bakteriocyny, proteobiotyki są naturalnymi metabolitami, które zakłócają quorum sensing, komunikację komórka-komórka, która zachodzi między komórkami bakteryjnymi, głównie poprzez zakłócanie systemu quorum sensing LuxS. Systemy quorum-sensing pozwalają bakteriom reagować na zmiany w ich środowisku i odgrywają rolę w zdolności patogenów do unikania mechanizmów obronnych gospodarza. Zakłócając quorum-sensing, proteobiotyki hamują kaskadę zdarzeń prowadzących do przylegania do komórek gospodarza i ich inwazji. Osiąga się to poprzez zmniejszenie ekspresji specyficznych genów wirulencji (zwykle znajdujących się na wyspach patogenności), które ułatwiają proces infekcji. W szczególności, proteobiotyki hamują geny wirulencji zaangażowane w produkcję toksyn, tworzenie biofilmu, adhezję komórek i inwazję. U enterokrwotocznych E. coli i Salmonella spp. głównym celem wydają się być geny związane z systemami sekrecji typu 3.

Stopień, w jakim proteobiotyki mogą zmniejszyć ekspresję genów wirulencji zależy od patogenu i źródła proteobiotyków. Proteobiotyki pochodzące z Lactobacillus acidophilus zmniejszają regulację genów wirulencji u enterokrwotocznej Escherichia coli, Clostridium difficile, Salmonella Typhimurium, Listeria monocytogenes i Campylobacter jejuni. Wykazano, że te produkowane przez Bifidobacterium spp. mają wpływ na ekspresję genów wirulencji u Campylobacter jejuni, enterokrwotocznej Escherichia coli, Clostridium difficile, Clostridium perfringens i Salmonella Typhimurium.