Proto-onkogeenid on normaalsed geenid, mis võivad põhjustada vähki, kui need on muteerunud või ekspresseeruvad ebanormaalselt kõrgel tasemel. Geen on bioloogiline üksus, mis sisaldab organismis pärilikku informatsiooni, mis on vajalik teatud valkude tootmiseks. Onkogeen on geen, mis põhjustab vähki, põhjustades teatud rakkude kasvu ja vohamist mõõduka kiirusega. Normaalsed rakud läbivad lõpuks apoptoosi ehk rakusurma, kuid vähirakud mitte; nad kasvavad ja vohavad, kuni neid sisaldav organism on surnud. Paljudel juhtudel peab proto-onkogeeni aktiveerima mõni keskkonnategur, enne kui see suudab tegelikult vähki põhjustada.
Proto-onkogeenid sisaldavad geneetilist teavet, mida kasutatakse rakkude kasvu ja proliferatsiooni kontrollivate ja mõõdukate valkude tootmiseks. Need sisaldavad sageli koodi, mis on vajalik rakkude jagunemise ja programmeeritud rakusurma eest vastutavate signaalimehhanismide jaoks. See määrus on tervise jaoks vajalik ja tegelikult aitab tervetel inimestel ennetada vähki. Kui aktiveerimine toimub nende geenide mõne väikese modifikatsiooni kaudu, lakkavad proto-onkogeenid olemast terved regulatoorsed geenid ja muutuvad selle asemel kasvajat põhjustavateks onkogeenideks. Valgud ja signaalimehhanismid, mida nad kodeerivad, ei põhjusta enam programmeeritud rakusurma ja rakkude õiget jagunemist; need põhjustavad hoopis rakkude surematust ja kontrollimatut jagunemist.
On palju erinevaid mehhanisme, mille kaudu saab proto-onkogeene aktiveerida ja muuta kasvajat moodustavateks onkogeenideks. Lihtne mutatsioon geenil muudab selle kodeeritavate valkude struktuuri ja funktsiooni; see võib põhjustada vähki. Mõnel juhul jääb geen ise muutumatuks, kuid mitmesugused valke reguleerivad tegurid lakkavad korralikult toimimast. Näiteks rakkude jagunemist põhjustavad valgud võivad olla arvatust palju levinumad, põhjustades kontrollimatut rakkude jagunemist ja kasvajate moodustumist.
Teine mehhanism, mis võib aktiveerida proto-onkogeene, on tuntud kui kromosomaalne translokatsioon. Kromosomaalsed translokatsioonid on geneetilised anomaaliad, mille korral geneetilise teabe erinevad osad on ümber paigutatud. See võib põhjustada teatud tüüpi valkude aktiveerumist valet tüüpi rakkudes. See võib põhjustada ka hübriidvalkude moodustumist, näiteks selliseid, mis võivad põhjustada leukeemiat.
Proto-onkogeenid on meditsiiniteadlastele olulised nende rolli tõttu vähktõve põhjustajana. Teadlased püüavad välja töötada ravimeid, mis võivad konkreetselt sihtida protoonkogeene ja nende toodetud valke. Nad teevad seda eesmärgiga parandada kõrvalekaldeid, mis põhjustasid proto-onkogeenide aktiveerimise vähki põhjustavateks onkogeenideks. Samuti võivad nad proovida inhibeerida geenide toodetud valke.