Er recente studies hebben het werkingsmechanisme van proteobiotica en hun mogelijke voordelen voor het behoud van de verhouding van nuttige bacteriën, de vermindering van het bacteriële onevenwicht en de verbetering van de darmfunctie onderzocht, maar uitspraken op basis van onderzoek zijn niet geëvalueerd door de Food and Drug Administration, USA.

In tegenstelling tot andere moleculen die door probiotische bacteriën worden geproduceerd, zoals organische zuren en bacteriocinen, zijn proteobiotica natuurlijke metabolieten die interfereren met quorum sensing, de cel-tot-cel communicatie die plaatsvindt tussen bacteriële cellen, voornamelijk door te interfereren met het LuxS quorum sensing systeem. Deze quorum-sensing systemen stellen bacteriën in staat te reageren op veranderingen in hun omgeving en spelen een rol bij het vermogen van ziekteverwekkers om zich aan de verdedigingsmechanismen van de gastheer te onttrekken. Door interferentie met quorum sensing remmen proteobiotica de cascade van gebeurtenissen die leiden tot adhesie aan en invasie van gastheercellen. Dit wordt bereikt door een verminderde expressie van specifieke virulentiegenen (meestal te vinden op pathogeniteitseilanden) die het infectieproces vergemakkelijken. Met name remmen proteobiotica virulentiegenen die betrokken zijn bij de productie van toxinen, biofilmvorming, celadhesie en -invasie. In enterohemorragische E. coli en Salmonella spp. lijken genen geassocieerd met Type 3 Secretion Systems de belangrijkste doelwitten.

De mate waarin proteobiotica virulentie-genexpressie kunnen verminderen hangt af van de ziekteverwekker en de bron van de proteobiotica. Van Lactobacillus acidophilus afgeleide proteobiotica verlagen de virulentiegenen in enterohemorragische Escherichia coli, Clostridium difficile, Salmonella Typhimurium, Listeria monocytogenes en Campylobacter jejuni. Terwijl is aangetoond dat de door Bifidobacterium spp. geproduceerde genen van invloed zijn op de virulentie-genexpressie in Campylobacter jejuni, enterohemorragische Escherichia coli, Clostridium difficile, Clostridium perfringens, en Salmonella Typhimurium.