Nyligen genomförda studier har utforskat proteobiotikers verkningsmekanism och deras potentiella fördelar när det gäller att bibehålla förhållandet mellan nyttiga bakterier, minska bakteriell obalans och förbättra tarmfunktionen, men alla uttalanden baserade på forskning har inte utvärderats av Food and Drug Administration, USA.

I motsats till andra molekyler som produceras av probiotiska bakterier, t.ex. organiska syror och bakteriociner, är proteobiotika naturliga metaboliter som stör quorum sensing, den cell-till-cell-kommunikation som sker mellan bakterieceller, främst genom att störa LuxS quorum sensing-systemet. Dessa quorum-sensing-system gör det möjligt för bakterier att reagera på förändringar i sin omgivning och spelar en roll i patogenernas förmåga att undkomma värdens försvarsmekanismer. Genom att störa quorum sensing hindrar proteobiotika kaskaden av händelser som leder till vidhäftning till och invasion av värdceller. Detta uppnås genom minskat uttryck av specifika virulensgener (som vanligtvis finns på patogenitetsöar) som underlättar infektionsprocessen. Proteobiotika hämmar särskilt virulensgener som är involverade i toxinproduktion, biofilmsbildning, celladhesion och invasion. I enterohemorragisk E. coli och Salmonella spp. tycks gener som är associerade med typ 3-sekretionssystem vara de viktigaste målen.

Den grad i vilken proteobiotika kan minska uttrycket av virulensgener beror på patogenen och källan till proteobiotikan. Proteobiotika från Lactobacillus acidophilus nedreglerar virulensgener i enterohemorragisk Escherichia coli, Clostridium difficile, Salmonella Typhimurium, Listeria monocytogenes och Campylobacter jejuni. De som produceras av Bifidobacterium spp. har visat sig påverka uttrycket av virulensgener hos Campylobacter jejuni, enterohemorragisk Escherichia coli, Clostridium difficile, Clostridium perfringens och Salmonella Typhimurium.