Bakterien brauchen Folsäure, um die Nukleinsäuren zu synthetisieren, aus denen ihre DNA besteht. Sulfonamide hemmen die Folatsynthese, indem sie die Dihydropteroat-Synthase (DHPS) im Folsäure-Stoffwechselweg inhibieren. Als Strukturanaloga von 4-Aminobenzoesäure (PABA) hemmen sie kompetitiv den Einbau von PABA in Folsäure (Abbildung 1). Da eukaryotische Zellen nicht von der endogenen Synthese von Folsäure abhängig sind und ihnen DHPS fehlt, werden diese Zellen nicht beeinflusst. Resistente Mutanten kodieren Varianten von DHPS, die unempfindlich gegenüber Sulfonamiden sind. Um dies zu verhindern, werden Sulfonamide heute üblicherweise in Kombination mit Trimethoprim eingesetzt. Trimethoprim ist ein Inhibitor der Dihydrofolatreduktase (DHFR), die Dihydrofolsäure zu Tetrahydrofolsäure reduziert.
Abbildung 1: Antibiotika, die strukturelle Analoga von PABA sind, stören die Folsäuresynthese und wirken synergistisch mit DHFR-Inhibitoren.