גנים בדרך כלל מקודדים חלבונים הדרושים לתפקוד תקין של תא בריא. מוטציות יכולות לעיתים קרובות לגרום לשינויים בתבנית ביטוי הגנים, ובכך לשנות את הפנוטיפ.

כאשר תפקודם של גנים קריטיים מסוימים, במיוחד אלה המעורבים בוויסות מחזור התא ובמפל איתות גדילת התא, משתבש, הדבר משבש את התקדמות מחזור התא. תאים כאלה עם מחזורי תאים לא מבוקרים מתחילים להתרבות ללא שליטה ובסופו של דבר מתפתחים לגידולים.

גנים כאלה הפועלים כמניעים לסרטן מכונים גנים קריטיים לסרטן ומקוטלגים לשני סוגים רחבים - פרוטו-אונקוגנים וגנים מדכאי גידול. במצבם הרגיל, פרוטו-אונקוגנים מקודדים לחלבונים המעורבים בוויסות מחזור התא השולטים בגדילה ובחלוקה של תאים. אבל מוטציות רווח של תפקוד בפרוטו-אונקוגנים הופכות אותם לצורות פעילות יתר הנקראות אונקוגנים, שגורמות לתאים לגדול ללא שליטה, מה שמוביל לסרטן. ברוב המקרים, מוטציות אלה הגורמות לסרטן נרכשות ואינן עוברות בתורשה. כמה מהדוגמאות הנפוצות ביותר של פרוטו-אונקוגנים בבני אדם הן Ras, HER2, Myc ו-Cyclic D.

ההבדל העיקרי בין פרוטו-אונקוגנים לגנים מדכאי גידול הוא שפרוטו-אונקוגנים מובילים לסרטן עם הפעלת יתר, בעוד שגנים מדכאי גידול גורמים לסרטן כאשר הם מומתים