当这种基因变异导致其功能丢失或减少，并结合其他相关基因发生变化的情况下，细胞常常发生癌变。肿瘤抑制基因的丢失可能比原癌基因激活更易致癌。与原癌基因编码的蛋白质促进细胞生长相反，肿瘤抑制基因的产物能抑制细胞的生长。因此，肿瘤的发生可能是癌基因的激活与肿瘤抑制基因的失活共同作用的结果。

早在20世纪60年代，科学家将癌细胞与同种正常成纤维细胞融合，所获杂种细胞的后代只要保留某些正常亲本染色体时就可表现为正常表型，但是随着染色体的丢失又可重新出现恶变细胞。这一现象表明，正常染色体内可能存在某些抑制肿瘤发生的基因，它们的丢失、突变或失去功能，使激活的癌基因发挥作用而致癌。后来在视网膜母细胞瘤^[注]的细胞中克隆了第一个肿瘤抑制基因RB基因。已被克隆鉴定的抑癌基因有：RB、TP53、WT、NF-1 GAP、DCC、 p21 CDK、p15 CDK4、PTEN等100余种。

与癌基因不同，肿瘤抑制基因通常遵循“二次打击假说”理论，即编码特定蛋白的二个等位基因在表型改变前都会发生突变丢失其功能，这是因为如果只有一个等位基因受损，第二个基因还可以生成正确的蛋白质。也就是说，突变的肿瘤抑制基因通常是隐性的而致癌基因通常是显性的。

肿瘤抑制基因有三种作用方式。①等位基因隐性作用：一个拷贝失活，另一个拷贝仍以野生型存在，细胞呈正常表型。只有当另一个拷贝失活后才导致肿瘤发生，如RB基因（见图）。②抑癌基因的显性负作用：抑癌基因突变的拷贝在另一野生型拷贝存在并表达的情况下，仍可使细胞出现恶性表型和癌变，并使野生型拷贝功能失活，如突变型p53和APC蛋白分别能与野生型蛋白结合而使其失活，进而使细胞转化。③单倍体不足假说：某些抑癌基因的表达水平十分重要，如果一个拷贝失活，另一个拷贝就可能不足以维持正常的细胞功能，从而导致肿瘤发生。如DCC基因一个拷贝缺失，进而丧失细胞接触抑制，使细胞呈恶性表型。

Rb的两个等位基因缺失导致视网膜细胞瘤发生的示意图