Proto-onkogener är normala gener som kan leda till cancer om de är muterade eller uttrycks vid onormalt höga nivåer. En gen är en biologisk enhet som innehåller ärftlig information i en organism som är nödvändig för att producera vissa proteiner. En onkogen är en gen som orsakar cancer genom att få vissa celler att växa och föröka sig i omoderade hastigheter. Normala celler genomgår så småningom apoptos eller celldöd, men cancerceller gör det inte; de växer och förökar sig tills organismen som innehåller dem är död. I många fall måste en proto-onkogen aktiveras av någon miljöfaktor innan den faktiskt kan orsaka cancer.
Proto-onkogener innehåller genetisk information som används för att producera proteiner som kontrollerar och dämpar celltillväxt och proliferation. De innehåller ofta kod som är nödvändig för de signalmekanismer som är ansvariga för celldelning och för programmerad celldöd. Denna förordning är nödvändig för hälsan och tjänar faktiskt till att förebygga cancer hos friska människor. När aktivering sker genom någon liten modifiering av dessa gener, upphör dock proto-onkogener att vara friska regulatoriska gener och blir istället tumörorsakande onkogener. Proteinerna och signalmekanismerna de kodar för orsakar inte längre programmerad celldöd och korrekt celldelning; de orsakar istället cellulär odödlighet och okontrollerad delning.
Det finns många olika mekanismer genom vilka proto-onkogener kan aktiveras och omvandlas till tumörbildande onkogener. En enkel mutation på genen förändrar strukturen och funktionen hos de proteiner som den kodar för; detta har potential att leda till cancer. I vissa fall förblir själva genen oförändrad, men olika faktorer som reglerar proteinerna slutar fungera korrekt. Proteiner som orsakar celldelning, till exempel, kan vara mycket vanligare än de är tänkta att vara, vilket leder till okontrollerad celldelning och tumörbildning.
En annan mekanism som kan aktivera proto-onkogener är känd som en kromosomal translokation. Kromosomala translokationer är genetiska anomalier där olika delar av genetisk information omarrangeras. Detta kan göra att vissa typer av proteiner blir aktiva i fel typer av celler. Det kan också leda till bildandet av hybridproteiner, såsom de som kan leda till leukemi.
Proto-onkogener är viktiga för medicinska forskare på grund av deras roll i att orsaka cancer. Forskare försöker designa läkemedel som specifikt kan rikta sig mot proto-onkogener och de proteiner de producerar. De gör det i syfte att korrigera de avvikelser som gjorde att proto-onkogener aktiverades till cancerframkallande onkogener. De kan också försöka hämma de proteiner som genereras.