Proto-onkogēni ir normāli gēni, kas var izraisīt vēzi, ja tie ir mutēti vai izteikti neparasti augstā līmenī. Gēns ir bioloģiskā vienība, kas satur organismā iedzimtu informāciju, kas nepieciešama noteiktu proteīnu ražošanai. Onkogēns ir gēns, kas izraisa vēzi, izraisot noteiktu šūnu augšanu un vairošanos nemierīgā ātrumā. Normālās šūnās galu galā notiek apoptoze vai šūnu nāve, bet vēža šūnas to nedara; tie aug un vairojas, līdz organisms, kas tos satur, ir miris. Daudzos gadījumos proto-onkogēnam ir jāaktivizē kāds vides faktors, pirms tas faktiski spēj izraisīt vēzi.
Proto-onkogēni satur ģenētisku informāciju, ko izmanto, lai ražotu proteīnus, kas kontrolē un regulē šūnu augšanu un proliferāciju. Tie bieži satur kodu, kas nepieciešams signalizācijas mehānismiem, kas ir atbildīgi par šūnu dalīšanos un ieprogrammētu šūnu nāvi. Šis regulējums ir nepieciešams veselībai un faktiski kalpo vēža profilaksei veseliem cilvēkiem. Kad aktivizēšana notiek ar nelielu šo gēnu modifikāciju, proto-onkogēni pārstāj būt veselīgi regulējoši gēni un tā vietā kļūst par audzēju izraisošiem onkogēniem. Olbaltumvielas un signalizācijas mehānismi, ko tie kodē, vairs neizraisa ieprogrammētu šūnu nāvi un pareizu šūnu dalīšanos; tā vietā tie izraisa šūnu nemirstību un nekontrolētu dalīšanos.
Ir daudz dažādu mehānismu, ar kuru palīdzību proto-onkogēnus var aktivizēt un pārvērst audzēju veidojošos onkogēnos. Vienkārša gēna mutācija maina to proteīnu struktūru un funkcijas, kurus tas kodē; tas var izraisīt vēzi. Dažos gadījumos pats gēns paliek nemainīgs, bet dažādi faktori, kas regulē olbaltumvielas, pārstāj pareizi funkcionēt. Piemēram, olbaltumvielas, kas izraisa šūnu dalīšanos, varētu būt daudz izplatītākas, nekā tām vajadzētu būt, izraisot nekontrolētu šūnu dalīšanos un audzēju veidošanos.
Vēl viens mehānisms, kas var aktivizēt proto-onkogēnus, ir pazīstams kā hromosomu translokācija. Hromosomu translokācijas ir ģenētiskas anomālijas, kurās tiek pārkārtotas dažādas ģenētiskās informācijas daļas. Tas var izraisīt noteiktu veidu proteīnu aktivizēšanos nepareiza veida šūnās. Tas var izraisīt arī hibrīdu proteīnu veidošanos, piemēram, tādus, kas var izraisīt leikēmiju.
Proto-onkogēni ir svarīgi medicīnas pētniekiem, jo tie var izraisīt vēzi. Pētnieki cenšas izstrādāt zāles, kas var īpaši mērķēt uz proto-onkogēniem un to ražotajiem proteīniem. Viņi to dara ar mērķi koriģēt novirzes, kuru dēļ proto-onkogēni tika aktivizēti vēzi izraisošos onkogēnos. Viņi var arī mēģināt inhibēt gēnu ražotos proteīnus.