■状況

EC2インスタンス内でPROXY接続している場合、
IAMロールで許可されているのに権限エラーが発生する。

■結論

対応方法としては、
Linux, OS X, or Unix
export NO_PROXY=169.254.169.254
Windows
set NO_PROXY=169.254.169.254
を実行すればよい。

AWSのドキュメントによると、

AWS SDK、AWS CLI、および Tools for Windows PowerShell は EC2 インスタンスメタデータサービスから自動的に認証情報を取得して使用します。

とのことなので、インスタンスメタデータから
IAMロールの認証情報を取得できず、
AWS CLIの実行でエラーが発生するということなのでしょう。

実際に確認してみました。

環境：
AmazonLinux
　Amazon Linux AMI release 2016.09
AWS CLI
　1.10.56

確かに、
PROXY設定を付与するとIAMロールで許可されていても認証情報がないといわれ、
その状態でNO_PROXY設定を付与すると問題なくIAMロールの認証情報が使用されることが確認できました。