Estudos recentes têm explorado o modo de acção dos proteobióticos e os seus potenciais benefícios em manter a proporção de bactérias benéficas, diminuir o desequilíbrio bacteriano e melhorar a função intestinal, no entanto, nenhuma das afirmações baseadas em pesquisas não foram avaliadas pela Food and Drug Administration, EUA.

Não semelhantes a outras moléculas produzidas por bactérias probióticas, tais como ácidos orgânicos e bacteriocinas, os proteobióticos são metabolitos naturais que interferem com a detecção do quórum, as comunicações célula a célula que ocorrem entre as células bacterianas, principalmente por interferir com o sistema de detecção do quórum LuxS. Estes sistemas quorum-sensing permitem que as bactérias respondam às mudanças no seu ambiente e desempenham um papel na capacidade dos agentes patogénicos de escapar aos mecanismos de defesa do hospedeiro. Ao interferir com a detecção do quorum, os proteobióticos inibem a cascata de eventos que levam à adesão e invasão das células hospedeiras. Isto é conseguido através da expressão reduzida de genes específicos de virulência (tipicamente encontrados em ilhas de patogenicidade) que facilitam o processo de infecção. Especificamente, os proteobióticos inibem os genes de virulência envolvidos na produção de toxinas, formação de biofilme, adesão celular e invasão. Na E. coli enterohemorrágica e Salmonella spp., os genes associados aos Sistemas de Secreção Tipo 3 parecem ser os principais alvos.

O grau em que os proteobióticos podem reduzir a expressão do gene de virulência depende do patógeno e da fonte dos proteobióticos. Lactobacillus acidophilus-derived proteobiotics down-regulate virulence genes in enterohemorrhagic Escherichia coli, Clostridium difficile, Salmonella Typhimurium, Listeria monocytogenes and Campylobacter jejuni. Já aqueles produzidos por Bifidobacterium spp. mostraram ter impacto na expressão do gene da virulência em Campylobacter jejuni, Escherichia coli enterohemorrágica, Clostridium difficile, Clostridium perfringens, e Salmonella Typhimurium.