Фамилия Проточаеская — редкий случай, когда написание почти наверняка скрывает ошибку, а не особенность словообразования. Скорее всего, перед нами искажённая форма фамилии Проточаевская или Проточаевская, возникшая из-за утраты буквы «в» в суффиксе. В русской ономастике модель на -евский стандартна для фамилий, образованных от географических названий или прозвищ, а окончание -аеская — аномалия, которая не встречается в устойчивых фамильных системах.

Если отталкиваться от предполагаемого оригинала, основа фамилии восходит к слову проточай или проточек. В говорах Русского Севера «проточаем» называли узкий пролив, ручей, протоку. Человек, живший у такого места, мог получить прозвище Проточай, а его потомки — фамилию Проточаевские. Суффикс -евск- указывает на дворянское или шляхетское происхождение, но в крестьянской среде такие фамилии тоже встречались, если семья переселялась из деревни с названием вроде Проточаево или Проточаевка.

Есть и вторая версия, менее вероятная: от имени Проточай как варианта канонического Протасий (греч. «передовой, идущий впереди»). В этом случае фамилия означала бы «сын Проточая», но суффикс -евский для отчества нехарактерен — обычно отчества дают -ов или -ин. Поэтому версия с прозвищем от географического объекта выглядит убедительнее.

Современный вариант «Проточаеская» мог закрепиться в документах из-за ошибки писаря или при переписи, когда букву «в» просто не расслышали. Такие искажения — частая судьба редких фамилий: одно неверное ухо, и написание уходит в паспорт на поколения. Если искать корни, стоит проверить списки населённых пунктов Архангельской, Вологодской или Пермской губерний — именно там встречаются топонимы с корнем «проток-» и «проточ-».