Гены обычно кодируют белки, необходимые для правильного функционирования здоровой клетки. Мутации часто могут вызывать изменения в характере экспрессии генов, тем самым изменяя фенотип.

Когда функция определенных критически важных генов, особенно тех, которые участвуют в регуляции клеточного цикла и каскадах передачи сигналов о росте клеток, нарушается, это нарушает прогрессию клеточного цикла. Такие клетки с неконтролируемыми клеточными циклами начинают бесконтрольно пролиферировать и в конечном итоге развиваются в опухоли.

Такие гены, которые действуют как движущие силы рака, называются критическими генами рака и подразделяются на два больших класса – протоонкогены и гены-супрессоры опухолей. Гены-супрессоры опухолей в нормальных условиях замедляют деление клеток, исправляют ошибки в ДНК или контролируют апоптоз клеток. Мутации с потерей функции в генах-супрессорах опухолей приводят к тому, что клетки растут бесконтрольно и способствуют развитию рака. За исключением нескольких мутаций в генах-супрессорах опухолей, которые передаются по наследству, большинство из них являются приобретенными. Гены-супрессоры опухолей, такие как INK4, p53 и PTEN, очень часто мутируют при многих типах рака.

Основное различие между протоонкогенами и генами-супрессорами опухолей заключается в том, что протоонкогены приводят к раку при чрезмерной активации, в то время как гены-супрессоры опухолей вызывают рак при их инактивации.