Proto-onkogen adalah gen normal yang dapat menyebabkan kanker jika bermutasi atau diekspresikan pada tingkat tinggi yang tidak normal. Gen adalah unit biologis yang berisi informasi herediter dalam suatu organisme yang diperlukan untuk memproduksi protein tertentu. Sebuah onkogen adalah gen yang menyebabkan kanker dengan menyebabkan sel-sel tertentu tumbuh dan berkembang biak pada tingkat yang tidak moderat. Sel normal akhirnya mengalami apoptosis, atau kematian sel, tetapi sel kanker tidak; mereka tumbuh dan berkembang biak sampai organisme yang mengandung mereka mati. Dalam banyak kasus, proto-onkogen harus diaktifkan oleh beberapa faktor lingkungan sebelum benar-benar dapat menyebabkan kanker.
Proto-onkogen mengandung informasi genetik yang digunakan untuk memproduksi protein yang mengontrol dan memoderasi pertumbuhan dan proliferasi sel. Mereka sering mengandung kode yang diperlukan untuk mekanisme pensinyalan yang bertanggung jawab atas pembelahan sel dan kematian sel terprogram. Regulasi ini diperlukan untuk kesehatan dan sebenarnya berfungsi untuk mencegah kanker pada orang sehat. Namun, begitu aktivasi terjadi melalui beberapa modifikasi kecil dari gen-gen ini, proto-onkogen berhenti menjadi gen pengatur yang sehat dan malah menjadi onkogen penyebab tumor. Protein dan mekanisme pensinyalan yang mereka kodekan tidak lagi menyebabkan kematian sel terprogram dan pembelahan sel yang tepat; mereka malah menyebabkan keabadian seluler dan pembelahan yang tidak terkendali.
Ada banyak mekanisme berbeda di mana proto-onkogen dapat diaktifkan dan diubah menjadi onkogen pembentuk tumor. Mutasi sederhana pada gen mengubah struktur dan fungsi protein yang dikodekannya; ini berpotensi menyebabkan kanker. Dalam beberapa kasus, gen itu sendiri tetap tidak berubah, tetapi berbagai faktor yang mengatur protein berhenti berfungsi dengan baik. Protein yang menyebabkan pembelahan sel, misalnya, bisa menjadi jauh lebih umum daripada yang seharusnya, menyebabkan pembelahan sel yang tidak terkendali dan pembentukan tumor.
Mekanisme lain yang dapat mengaktifkan proto-onkogen dikenal sebagai translokasi kromosom. Translokasi kromosom adalah anomali genetik di mana berbagai bagian informasi genetik diatur ulang. Ini dapat menyebabkan jenis protein tertentu menjadi aktif di jenis sel yang salah. Ini juga dapat menyebabkan pembentukan protein hibrida, seperti yang dapat menyebabkan leukemia.
Proto-onkogen penting bagi peneliti medis karena perannya dalam menyebabkan kanker. Para peneliti mencoba merancang obat yang secara khusus dapat menargetkan proto-onkogen dan protein yang mereka hasilkan. Mereka melakukannya dengan tujuan mengoreksi kelainan yang menyebabkan proto-onkogen teraktivasi menjadi onkogen penyebab kanker. Mereka mungkin juga mencoba untuk menghambat protein yang dihasilkan oleh gen.